遺傳學(xué)研究揭示人類卵巢衰老相關(guān)的生物學(xué)機(jī)制

《自然》（

Nature

）封面：卵巢衰老。《自然》雜志第7872期封面文章報(bào)道了與卵巢衰老有關(guān)的生物學(xué)機(jī)制。女性生殖壽命因人而異，時(shí)間會(huì)影響生育能力和健康情況。自然生育能力從絕經(jīng)前的5～10年開始下降，而大多數(shù)女性的絕經(jīng)期在40～60歲之間。此研究揭示了這一過程背后的遺傳學(xué)機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)分析了20 1323名女性的遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，識別出290個(gè)與絕經(jīng)時(shí)間相關(guān)的遺傳決定因素；進(jìn)一步利用小鼠動(dòng)物模型對基因Chek1、2進(jìn)行操作，發(fā)現(xiàn)能直接影響生育能力和生殖壽命。研究揭示了這一過程背后的遺傳學(xué)機(jī)制，相關(guān)結(jié)果期望能為延續(xù)生育能力、預(yù)防疾病提供治療方法。

高準(zhǔn)確率的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測

《自然》（

Nature

）封面：谷歌旗下“深度思考”（DeepMind）公司的有關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)新研究。《自然》雜志第7873期封面文章報(bào)道了AlphaFold神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最新進(jìn)展。此網(wǎng)絡(luò)利用一個(gè)基于蛋白質(zhì)物理學(xué)和幾何學(xué)直覺預(yù)測的全新架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確率很高的結(jié)構(gòu)預(yù)測。研究團(tuán)隊(duì)將AlphaFold應(yīng)用于占比人類蛋白質(zhì)組的98.5%的20 296種蛋白質(zhì)，并與歐洲生物信息學(xué)研究所合作將這些預(yù)測結(jié)果免費(fèi)公開，同時(shí)公開的還有對人類長鏈蛋白質(zhì)和20種其他模式生物蛋白質(zhì)的預(yù)測。蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)，迄今只有17%的人類蛋白質(zhì)組結(jié)構(gòu)得到了實(shí)驗(yàn)解析。

昆蟲對全球森林死木分解的作用

《自然》（

Nature

）封面：大蕈甲科（Megalodacne fasciata）甲蟲的特寫?！蹲匀弧冯s志第7874期封面文章報(bào)道了昆蟲對全球森林死木分解的作用機(jī)理。這種甲蟲是眾多協(xié)助分解森林死木的昆蟲物種的一員，在分解過程中會(huì)釋放出大量的碳。塞巴斯蒂安·塞博爾德（Sebastian Seibold）和同行探討了昆蟲在此過程中究竟產(chǎn)生了多大的作用。研究團(tuán)隊(duì)在6個(gè)大陸的55處森林里進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)熱帶森林中昆蟲會(huì)加劇分解，而在溫帶和北方森林中影響不大。研究估計(jì)，全球死木約釋放出100億噸碳，昆蟲帶來的凈影響約占總量的29%。

三疊紀(jì)的原始鱗龍類動(dòng)物揭示蜥狀爬行動(dòng)物的起源

《自然》（

Nature

）封面：一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的來自三疊紀(jì)蜥狀生物的藝術(shù)再現(xiàn)圖?！蹲匀弧冯s志第7875期封面文章報(bào)道了這一生物化石的研究進(jìn)展。鱗龍類動(dòng)物包括有鱗目（蜥蜴和蛇）和喙頭目（喙頭蜥）。在阿根廷發(fā)現(xiàn)的這一化石頭骨可追溯至約2.3億年前。這個(gè)保存完好的頭骨屬于有鱗目和喙頭目分化前演化出的一個(gè)支系，因此代表了迄今已知最早的鱗龍類動(dòng)物之一。研究指出，這一蜥狀生物的頭骨與現(xiàn)代喙頭蜥有一些共同特征，說明被認(rèn)為只在喙頭目中存在的多個(gè)解剖學(xué)特征在鱗龍類動(dòng)物的演化早期就已出現(xiàn)。

（本頁期刊封面圖來自《自然》官網(wǎng)）

RNA結(jié)構(gòu)的幾何深度學(xué)習(xí)

《科學(xué)》（

Science

）封面：人工智能揭示RNA結(jié)構(gòu)?！犊茖W(xué)》雜志第6558期封面文章報(bào)道了RNA三維結(jié)構(gòu)的預(yù)測。RNA分子采用的三維結(jié)構(gòu)對它們的功能和藥物發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要?？茖W(xué)家引入了一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可以在不假設(shè)其定義特征的情況下識別準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模型。盡管使用不多的已知RNA結(jié)構(gòu)進(jìn)行訓(xùn)練，得到的評分函數(shù)“原子旋轉(zhuǎn)等變評分器”(ARES)，優(yōu)于以前的方法。通過從少量數(shù)據(jù)中有效學(xué)習(xí)，這一方法克服了標(biāo)準(zhǔn)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要限制。因?yàn)樗皇褂迷幼鴺?biāo)作為輸入，不包含特定的RNA信息。這種方法適用于結(jié)構(gòu)生物學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域。

將北極的變化與美國的極端冬季天氣聯(lián)系起來

《科學(xué)》（

Science

）封面：改變天氣的極地渦旋?！犊茖W(xué)》雜志第6559期封面文章報(bào)道了觀察數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)分析與數(shù)值模擬相結(jié)合，證明北極氣候變化改變了極地渦旋的行為。快速變暖是全球氣候變化的一個(gè)主要特征，尤其是在北極，其變暖的速度是全球平均水平的兩倍。在過去的一段時(shí)間里，美國和北半球的其他地區(qū)經(jīng)歷了越來越頻繁的極端寒冷的冬季天氣。科學(xué)家結(jié)合觀察和模型，判定北極變化很可能是一系列過程的重要原因。他們認(rèn)為這些過程涉及平流層極地渦旋（SPV）破壞等事件，最終導(dǎo)致北部中緯度地區(qū)出現(xiàn)極端寒冷時(shí)期。

超級單體雷暴上方的水躍動(dòng)力學(xué)研究

《科學(xué)》（

Science

）封面：在超級單體雷暴之上的水力跳躍?！犊茖W(xué)》雜志第6560期封面文章報(bào)道了最強(qiáng)的超級單體雷暴通常以砧卷云（AACP）為特征，這是平流層低層的冰和水蒸氣。AACP發(fā)生在平流層環(huán)流的下風(fēng)處，位于過沖深對流的背風(fēng)處。AACP來源的同溫層水合作用在臭氧破壞和地表變暖中作用有限。科學(xué)家使用由雷達(dá)觀測證實(shí)的大渦模擬來理解AACP產(chǎn)生的物理過程：模擬超級單體的超沖頂部可以作為地形障礙，驅(qū)動(dòng)對流層頂下游的水力跳躍，類似于風(fēng)暴沿山坡向下移動(dòng)，但沒有固體地形。當(dāng)跳躍完成，注入平流層深處的水蒸氣每秒可能超過7噸。

具有超高強(qiáng)度和延展性的低溫鍛造納米孿晶鈦

《科學(xué)》（

Science

）封面：具有納米孿晶結(jié)構(gòu)的純鈦的假彩色顯微照片，其中每一種顏色代表具有相同晶體取向的區(qū)域?！犊茖W(xué)》雜志第6561期封面文章報(bào)道了研究人員在純鈦（Ti）中誘導(dǎo)合成了納米孿晶，實(shí)現(xiàn)了超高的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和延展性。研究發(fā)現(xiàn)，液氮溫度下大量孿晶強(qiáng)化了加工硬化能力，說明納米孿晶鈦在較高應(yīng)變速率下會(huì)表現(xiàn)出較高的抗沖擊性能。由于豐富的納米孿晶邊界為溝道點(diǎn)缺陷提供了高密度的界面，從而阻止了空洞的形成納米孿晶鈦，因此還具有良好的抗輻射損傷能力。納米孿晶鈦具有良好的熱穩(wěn)定性，能夠在高溫下保存層次化的微觀結(jié)構(gòu)。

（本頁期刊封面圖來自《科學(xué)》官網(wǎng)）

在超冷原子分子混合氣中實(shí)現(xiàn)三原子分子的量子相干合成

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、趙博等與中國科學(xué)院化學(xué)所白春禮小組合作，在超冷原子雙原子分子混合氣中首次實(shí)現(xiàn)三原子分子的相干合成。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（

Nature

）。量子計(jì)算和量子模擬具有強(qiáng)大的并行計(jì)算和模擬能力，不僅能夠解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法處理的計(jì)算難題，還能有效揭示復(fù)雜物理系統(tǒng)的規(guī)律，從而為新能源開發(fā)、新材料設(shè)計(jì)等提供指導(dǎo)。量子計(jì)算研究的終極目標(biāo)是構(gòu)建通用型量子計(jì)算機(jī)，但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要制備大規(guī)模的量子糾纏并進(jìn)行容錯(cuò)計(jì)算。在相關(guān)研究中，在鉀原子和鈉鉀基態(tài)分子的費(fèi)什巴赫共振附近利用射頻場將原子和雙原子分子相干地合成了超冷三原子分子，為基于超冷原子分子的量子模擬和超冷量子化學(xué)的研究提供了基礎(chǔ)。

從超冷原子和雙原子分子混合氣中利用射頻場合成三原子分子的示意圖（圖片來源于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)站）

軌道Rashba-Edelstein磁電阻效應(yīng)

北京大學(xué)物理學(xué)院凝聚態(tài)物理與材料物理研究所、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊金波教授課題組與德國美因茨大學(xué)馬蒂亞斯·克魯伊（Mathias Kl?ui）教授和于利希研究中心Y.莫克魯索夫（Y.Mokrousov）教授課題組合作，在自旋電子學(xué)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論快報(bào)》（

Physical Review Letters

）。CuOx/Py體系在yz平面內(nèi)的磁電阻效應(yīng)被認(rèn)為是軌道Rashba-Edelstein磁電阻效應(yīng)，通過改變Py的厚度，CuOx/Py體系中的磁電阻效應(yīng)相對于Pt/Py體系呈現(xiàn)出更加緩慢的衰減趨勢；利用自旋模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，結(jié)果表明CuOx/Py體系中具有較長的有效自旋散射長度，說明自旋流不是引起磁電阻的主要因素，進(jìn)一步證明了體系中軌道Rashba-Edelstein效應(yīng)的存在。

利用拓?fù)浣议_鐵基超導(dǎo)電子配對迷霧

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算實(shí)驗(yàn)室胡江平研究員和方辰研究員與合作者開展研究，提出可以利用拓?fù)湫再|(zhì)來確鑿地甄別鐵基超導(dǎo)體的不同s波配對對稱性。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論X》（

Physical Review X

）。超導(dǎo)態(tài)的最本質(zhì)特征是存在電子之間的兩兩配對，其配對的特性——配對對稱性是理解超導(dǎo)微觀機(jī)理的一個(gè)重要窗口。該研究提供了一種確鑿的實(shí)驗(yàn)可觀測量來區(qū)分鐵基超導(dǎo)體配對對稱性，同時(shí)對于今后尋找中心反演對稱（inversion symmetric）的拓?fù)涑瑢?dǎo)體奠定了理論基礎(chǔ)：如果拓?fù)涑瑢?dǎo)體的配對對稱性是s波，那么其晶格結(jié)構(gòu)必須是非點(diǎn)式的，鐵基超導(dǎo)體正好就是這樣一個(gè)例子。

無線無源聲表面波應(yīng)變傳感技術(shù)新進(jìn)展

中國科學(xué)院聲學(xué)研究所王文課題組提出并實(shí)現(xiàn)了一種采用正交差分結(jié)構(gòu)的聲表面波應(yīng)變傳感器件新型設(shè)計(jì)方法，相關(guān)成果發(fā)表于《電氣與電子工程師協(xié)會(huì)-傳感器雜志》（

IEEE Sensors Journal

）。研究人員將具有一定頻差的兩個(gè)聲表面波芯片正交設(shè)置于相同基座并封裝，利用其相反力敏極性及相似溫敏特性提升應(yīng)變靈敏度，實(shí)現(xiàn)良好的溫度自補(bǔ)償。同時(shí)結(jié)合有限元與微擾理論建立了傳感結(jié)構(gòu)的力敏機(jī)理分析模型。在無線無源傳感實(shí)驗(yàn)（無線傳感距離為1米）中獲得了高應(yīng)變靈敏度和測量分辨率，并在20℃～120℃范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了極高的溫度穩(wěn)定性，研究成果推進(jìn)了聲表面波應(yīng)變傳感技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。

基于量子隨機(jī)行走的哈爾隨機(jī)酉矩陣

上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院金賢敏、唐豪課題組實(shí)現(xiàn)基于量子隨機(jī)行走的哈爾隨機(jī)酉矩陣。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論快報(bào)》（

Physical Review Letters

）。這一研究工作在研究組基于三維光量子芯片實(shí)現(xiàn)各種量子行走的多年實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，探討了新理論方案。通過對原理論方案進(jìn)行改進(jìn)，研究人員提出具體基于波導(dǎo)傳輸常數(shù)隨機(jī)擾動(dòng)的量子隨機(jī)行走理論模型，它有更加直觀的實(shí)驗(yàn)圖像，并經(jīng)過數(shù)值推導(dǎo)驗(yàn)證可符合哈爾測度。因此，實(shí)驗(yàn)中，通過經(jīng)典隨機(jī)數(shù)控制飛秒激光直寫制備過程中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，從而在陣列中引入了不同強(qiáng)度的波導(dǎo)傳輸常數(shù)的擾動(dòng)值△β，它將在哈密頓量的對角線項(xiàng)引入擾動(dòng)值，將光子注入這樣的大規(guī)模三維光波導(dǎo)陣列，進(jìn)行量子隨機(jī)行走。

影響收斂極限的因素探究（圖片來源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng)）

三維光子芯片上的波導(dǎo)陣列示意圖。不同深度的顏色代表不同強(qiáng)度的波導(dǎo)傳輸常數(shù)的擾動(dòng)值△β（圖片來源于上海交通大學(xué)新聞學(xué)術(shù)網(wǎng)）

波導(dǎo)模式編碼量子邏輯門實(shí)現(xiàn)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)任希鋒研究組與浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院/現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室戴道鋅團(tuán)隊(duì)合作，首次實(shí)現(xiàn)了片上波導(dǎo)模式編碼的兩比特量子邏輯門操作。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論快報(bào)》（

Physical Review Letters

）。經(jīng)典和量子信息應(yīng)用都需要大幅提高光子芯片的信息處理和通信能力，從而滿足日益增長的光通信和互聯(lián)的需求。這一研究設(shè)計(jì)和研制了波導(dǎo)模式耦合器（TMDDC）、模式衰減器（MMA）等兩種新型多模光子器件，分別用于實(shí)現(xiàn)特定的模式相關(guān)耦合和模式相關(guān)衰減等功能；與此同時(shí)，研究人員進(jìn)一步將這些新型光子功能器件單片集成，首次展示了波導(dǎo)模式編碼的兩比特受控非門控操作。

固體核磁共振重耦技術(shù)及其應(yīng)用

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所固體核磁共振及催化化學(xué)創(chuàng)新特區(qū)研究組（05T5組）侯廣進(jìn)研究員團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)介紹了固體核磁共振中的偶極重耦與化學(xué)位移各向異性重耦技術(shù)，及其在生物體系結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)研究中的應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)評論》（

Chemical Reviews

）。文章從同核偶極重耦、異核偶極重耦、化學(xué)位移重耦3個(gè)方面，簡要介紹了其原理，并依據(jù)生物分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對現(xiàn)有重耦技術(shù)及其性能進(jìn)行了總結(jié)與比較；討論了重耦技術(shù)在生物體系中的具體應(yīng)用，涵蓋了核磁信號歸屬、大分子三維結(jié)構(gòu)測定、局域結(jié)構(gòu)測量、主客體相互作用測量、分子動(dòng)力學(xué)表征等諸多方面，詳細(xì)論述了基于多維多核關(guān)聯(lián)譜技術(shù)的測量方法。

無注入式多波長單層半導(dǎo)體交變場驅(qū)動(dòng)發(fā)光器件

清華大學(xué)電子系寧存政教授等人在二維材料發(fā)光器件領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（

Science Advances

）。通過將碰撞激子產(chǎn)生和發(fā)光機(jī)制引入到二維半導(dǎo)體材料發(fā)光器件中，實(shí)現(xiàn)了一種基于叉指電極結(jié)構(gòu)的無載流子注入的發(fā)光器件。不同于傳統(tǒng)的電注入發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，這一器件無需金屬半導(dǎo)體接觸、無需PN結(jié)（P型與N型半導(dǎo)體交界面形成的空間電荷區(qū)），充分利用二維半導(dǎo)體材料激子結(jié)合能大的特點(diǎn)，通過交變電場加速載流子，通過碰撞產(chǎn)生激子并輻射發(fā)光。這一器件還可以利用一對叉指電極同時(shí)激勵(lì)多片不連續(xù)的二維半導(dǎo)體材料同時(shí)發(fā)光，以及多種二維半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)多波長發(fā)光。

“嫦娥五號”月壤樣品中玄武巖研究進(jìn)展

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所巖石圈演化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張迪、蘇斌、陳意等人利用新近研發(fā)的橄欖石微量元素電子探針高精度分析方法，對“嫦娥五號”玄武巖巖屑中的橄欖石開展系統(tǒng)分析。隨著橄欖石鎂指數(shù)降低，其鈦含量先升高后降低，記錄了巖漿從早期鈦鐵礦不飽和到晚期鈦鐵礦飽和的演化過程，與低鈦玄武巖結(jié)晶演化趨勢一致。通過鎂指數(shù)最高的橄欖石的鈦含量計(jì)算獲得母巖漿TiO含量為大約4.4wt%，進(jìn)一步證實(shí)“嫦娥五號”玄武巖屬于低鈦月海玄武巖。新發(fā)現(xiàn)不僅為未來研究月球年輕火山活動(dòng)機(jī)制提供了具體目標(biāo)，也為研究月球熱演化歷史奠定基礎(chǔ)。

月海玄武巖成分圖解，四角星代表計(jì)算恢復(fù)的“嫦娥五號”玄武巖巖屑全巖數(shù)據(jù)（圖片來源于中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所網(wǎng)站）

“嫦娥五號”玄武巖中橄欖石圖解，圖（b）是圖（a）中數(shù)據(jù)移動(dòng)平均的結(jié)果（圖片來源于中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所網(wǎng)站）

新月球年代函數(shù)模型研究

中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院遙感科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室行星遙感團(tuán)隊(duì)岳宗玉、邸凱昌及合作者，利用“嫦娥五號”月球樣品的同位素年齡和著陸區(qū)撞擊坑統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在目前常用月球年代函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了新的更精確的年代函數(shù)模型，為月球和行星科學(xué)研究提供更精確的時(shí)間標(biāo)尺。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·天文學(xué)》（

Nature Astronomy

）。2020年12月1日，“嫦娥五號”在月球正面風(fēng)暴洋北部呂姆克山、夏普月溪附近安全著陸，所返回樣品的同位素測量結(jié)果表明其年齡為20.3億年，與預(yù)期吻合?！版隙鹞逄枴睒悠纺挲g為月球年代函數(shù)的改進(jìn)提供了一顆珍貴的“金釘子”，是“嫦娥五號”樣品對月球科學(xué)研究的一個(gè)獨(dú)特貢獻(xiàn)。

華北地區(qū)東部臺(tái)陣環(huán)境噪聲橫向變化及其疫情響應(yīng)特征

中國地震局地球物理研究所王未來研究員等人給出了2020年疫情防控期間的華北臺(tái)陣噪聲水平分布特征。相關(guān)成果發(fā)表于《地震研究快報(bào)》（

Seismological Research Letters

）。這一研究利用華北地區(qū)流動(dòng)地震臺(tái)陣觀測到的連續(xù)地震波形數(shù)據(jù)，計(jì)算了各個(gè)臺(tái)站噪聲功率譜密度，并對華北地區(qū)地震環(huán)境噪聲隨時(shí)空變化的特征進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，利用地震臺(tái)站噪聲水平評估一個(gè)地區(qū)疫情防控的好壞不能僅僅根據(jù)噪聲能量下降的幅度，還需要考慮當(dāng)?shù)爻练e層厚度和人口密度等因素的影響；從臺(tái)址堪選角度看，在人口密度相當(dāng)?shù)臈l件下，應(yīng)盡量選擇第四系沉積層較薄的區(qū)域進(jìn)行臺(tái)站架設(shè)。相關(guān)成果在流動(dòng)地震臺(tái)陣布設(shè)中獲得應(yīng)用。

揭示同源太陽爆發(fā)中磁繩反復(fù)形成的原因

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心劉潁、王瑞等人通過典型同源太陽爆發(fā)事件對磁繩的能量累積過程進(jìn)行了深入的剖析。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志》（

The Astrophysical Journal

）。同源日冕物質(zhì)拋射（CME）是指連續(xù)的CME從相同的太陽活動(dòng)源區(qū)爆發(fā)出來。此類的CME爆發(fā)通常會(huì)跟極端空間天氣災(zāi)害性事件相聯(lián)系。連續(xù)的CME爆發(fā)會(huì)有很高的概率在這些CME之間產(chǎn)生相互作用，先行的CME也可以“預(yù)先調(diào)制”太陽風(fēng)環(huán)境，為后來的CME創(chuàng)造更“有利”的傳播條件。該研究采用了新方法，準(zhǔn)確、定量地給出伴隨強(qiáng)烈磁浮現(xiàn)過程的磁場對消通量的虧損情況。

水星存在磁暴與環(huán)電流

北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院的宗秋剛教授團(tuán)隊(duì)在水星磁暴與環(huán)電流研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（

Nature Communications

）和《中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》。水星作為太陽系中距離太陽最近也是最小的一顆行星，擁有和地球類似的內(nèi)稟磁場，可以抵御太陽風(fēng)的沖擊并形成磁層。由于水星的磁場強(qiáng)度只有不到地球磁場的百分之一，它所支撐的磁層在空間尺度上要比地球磁層小數(shù)十倍。此外，水星的大氣層在太陽的炙烤之下也近乎逃逸殆盡，無法提供顯著的電離層。懸殊的尺度差異及電離層的缺失使得水星在比較行星研究中具有獨(dú)特的地位。然而，該研究揭示水星磁層中也會(huì)存在類似地球磁層中的環(huán)電流，并引發(fā)水星磁暴，這是第一次在地球之外的行星發(fā)現(xiàn)存在磁暴現(xiàn)象。

水星磁層示意圖（圖片來源于北京大學(xué)新聞網(wǎng)）

水星磁層環(huán)電流測試離子模擬結(jié)果與統(tǒng)計(jì)觀測對比圖（圖片來源于北京大學(xué)新聞網(wǎng)）

太陽噴流研究進(jìn)展

中國科學(xué)院云南天文臺(tái)日冕觀測與選址技術(shù)研究組段雅丹等人探測到與同一耀斑相關(guān)的同源高能粒子，并使用這些觀測信息對噴流磁重聯(lián)過程進(jìn)行了診斷，相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》（

The Astrophysical Journal Letters

）。太陽噴流經(jīng)常發(fā)生在特殊的扇面-脊系統(tǒng)（fan-spine configuration）中，與日冕磁零點(diǎn)磁重聯(lián)過程密切相關(guān)。這一研究首次成像觀測到了Type-Ⅲ型射電暴的同源加速電子流，即一個(gè)在日面快速移動(dòng)的射電源，基于其觀測特征和時(shí)間關(guān)系，他們發(fā)現(xiàn)Type-Ⅲ型射電暴和同時(shí)出現(xiàn)在日面上快速移動(dòng)的射電源都是由在零點(diǎn)重聯(lián)過程中產(chǎn)生的加速電子引起的。此外，文章還討論了準(zhǔn)周期快模磁聲波（QFP wave）的產(chǎn)生與噴流相關(guān)。

利用行星光線偏折檢驗(yàn)廣義相對論

中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)基于前期的高精度天體測量技術(shù)，利用美國甚長基線干涉陣(VLBA)完成了對木星引發(fā)的光線偏折的測量。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志》（

The Astrophysical Journal

）。自1915年廣義相對論誕生以來，人們對廣義相對論的檢驗(yàn)就從未中斷。1919年太陽引力偏折測量在亞角秒精度驗(yàn)證了廣義相對論，并被評價(jià)為“科學(xué)革命/新宇宙理論/牛頓思想被推翻”。中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究團(tuán)隊(duì)在2019年7月的一次國際會(huì)議上提出：太陽系內(nèi)行星、大衛(wèi)星等引發(fā)的光線偏折的高精度高靈敏度天體測量，可為檢驗(yàn)廣義相對論及區(qū)分不同的引力理論提供新的途徑。這一研究首次考慮了多天體引力場引發(fā)光線偏折的疊加效應(yīng)。

從第三極至北極，變暖已超過高山灌木更新最優(yōu)溫度閾值

中國科學(xué)院青藏高原研究生態(tài)系統(tǒng)格局與過程團(tuán)隊(duì)蘆曉明、梁爾源等人對比研究了青藏高原與北極格陵蘭島地區(qū)的灌木更新動(dòng)態(tài)。相關(guān)成果發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》（

PNAS

）。研究發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)30年代左右，青藏高原中南部地區(qū)灌木更新已達(dá)到種群更新峰值，格陵蘭地區(qū)灌木更新在60年代左右達(dá)到峰值。此后，這兩個(gè)地區(qū)的灌木更新呈顯著下降趨勢。升溫已超過灌木更新的最優(yōu)閾值，近幾十年升溫引起的水分脅迫是灌木更新下降的關(guān)鍵限制要素。這意味著，持續(xù)的氣候變暖已經(jīng)對高海拔、高緯度地區(qū)灌叢更新產(chǎn)生了抑制或減緩效應(yīng)。未來持續(xù)變暖，不僅有可能約束灌叢邊界的擴(kuò)張，還可能會(huì)對低海拔、低緯度地區(qū)的灌叢產(chǎn)生負(fù)面影響。