韦布首次在宇宙中发现 “悬空” 冰 有助揭示地球生命形成奥秘

韦布首次在宇宙中发现 “悬空” 冰 有助揭示地球生命形成奥秘 据英国《新科学家》杂志网站 7 日报道，法国科学家借助詹姆斯・韦布空间望远镜，首次在宇宙中发现了 “悬空” 冰。该发现将有助于人们揭示地球生命化学成分的秘密。冰拥有固体晶格结构，但当它没有被完全压实时，其中一些分子可能会有点 “松松垮垮”。研究人员表示，他们现在可以研究不同形式的冰在不同环境下的差异，一旦成功区分出各种冰的特征，就能更深入地理解冰岩石在长时间尺度上的破碎与聚集过程，而这是行星形成的关键机制。

突破性研究利用地质工具检测癌症的独特原子特征

突破性研究利用地质工具检测癌症的独特原子特征 由科罗拉多大学博尔德分校地球化学家阿什利-马洛尼（Ashley Maloney）领导的研究小组将于本周在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表其研究成果。地质科学系副研究员马洛尼说："这项研究为医学增添了一个全新的层面，让我们有机会在原子水平上观察癌症。"她解释说，在自然界中，氢主要有两种，即同位素。一些氢原子（称为氘）稍重，而另一些氢原子（通常只称为氢）稍轻。在地球上，氢原子的数量比氘原子的数量多出约 6420 比 1。几十年来，许多领域的科学家利用这些原子的自然分布来揭示地球历史的线索。例如，气候科学家通过研究南极洲冰层中的氢原子来推断地球在几十万年前的冷热程度。在这项新研究中，马洛尼和她的同事想知道，这些微小的原子能否为复杂生物体的生活提供一些线索呢？为了找出答案，研究小组在实验室中培养了酵母和小鼠肝细胞，然后分析了它们的氢原子。研究小组发现，生长速度非常快的细胞（如癌细胞）所含的氢原子和氘原子的比例大不相同。这就好比癌症在犯罪现场的门把手上留下了指纹。这项研究仍处于早期阶段，研究小组还不确定这种信号会不会在真正的癌症患者体内出现。但这项研究的共同作者、地质科学助理教授塞巴斯蒂安-科普夫（Sebastian Kopf）说，这种信号的潜力可能很大。科普夫说："如果能在早期发现癌症，病患的生存几率就会大大提高。如果这种同位素信号足够强，就可以通过血液化验之类的方法检测到它，那就会给出一个重要的提示，告诉你有什么不对劲。"这项研究围绕一个多年来一直吸引着癌症研究人员的概念展开：新陈代谢。在正常情况下，酵母和动物等生物的细胞通过一种叫做呼吸的过程产生能量，在这个过程中，它们吸收氧气，释放二氧化碳。但这并不是获得高糖分的唯一途径。例如，面包酵母（Saccharomyces cerevisiae）的菌落可以通过发酵产生能量，在发酵过程中，生物体在没有氧气的帮助下分解糖分并产生酒精。这也是酿造啤酒的过程。科普夫说："在人体中，如果运动员的运动量超过了有氧极限，他们的肌肉也会开始发酵，而这并不使用氧气。这能让你快速增强能量"。事实证明，许多癌细胞也通过类似的策略来令其加速生长。长期以来，科学家们一直在寻找更多的方法来追踪癌细胞中的这些代谢变化。作为普林斯顿大学哈里-赫斯博士后研究员领导这项新研究的马洛尼和她的导师张新宁提出了一个想法：追踪氢。如今，马洛尼管理着科罗拉多大学博尔德分校的地球系统稳定同位素实验室，该实验室是校内 20 多个核心设施之一。作为一名研究生，她探索了热带岛屿藻类中的氢原子。她目前的工作灵感来自一个不太可能的来源：她的父亲，一位皮肤科医生。马洛尼说："他经常从人们身上提取皮肤癌细胞。我想知道这些细胞的新陈代谢与生长在它们旁边的细胞有什么不同。"要理解这个问题，首先要知道氢是如何进入细胞的。在某些情况下，这些原子来自一种难以发音但却至关重要的酶，即烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯（NADPH）。NADPH 在细胞中发挥着许多作用，其中包括收集氢原子，然后在制造脂肪酸的过程中将氢原子传递给其他分子，脂肪酸是生命的重要组成部分。然而，NADPH 并不总是从同一个氢池中汲取氢气。由张新宁领导并以细菌为重点的先前研究表明，根据细胞中其他酶的工作情况，NADPH 有时可能更多或更少地使用不同的氢同位素。这就提出了一个问题：如果癌症重塑了细胞的新陈代谢，那么它是否也会改变 NADPH 获取氢的方式，最终改变细胞的原子构成？为了找出答案，研究人员在普林斯顿大学和科罗拉多大学博尔德分校的实验室里设置了装满蓬勃生长的酵母菌群的罐子。另外，普林斯顿大学的生物学家用健康和癌变的小鼠肝细胞菌落进行了一项实验。然后，研究人员从细胞中提取脂肪酸，并使用一种名为质谱仪的仪器来确定其中氢原子的比例。结果显示，与癌细胞相似的发酵酵母细胞所含的氘原子平均比正常酵母细胞少大约50%，这是一个惊人的变化。癌细胞也表现出类似的氘短缺现象，但并不严重。张是这项研究的资深作者，也是普林斯顿大学地球科学助理教授，她希望研究结果有朝一日能帮助像她一样的家庭。"不幸的是，癌症和其他疾病是许多人生活中的一大主题。看到阿什利的数据是一个特殊而深刻的时刻，"张说。"这意味着一种用于追踪地球健康的工具也可能被用于追踪生命体的健康和疾病，希望有一天能用于人类。我生长在一个饱受癌症困扰的家庭，我希望看到这一领域不断扩大。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

地球史的秘密守护者：锆石帮助科学家揭示亿万年地质之谜

地球史的秘密守护者：锆石帮助科学家揭示亿万年地质之谜 锆石是一种几乎与地球本身一样古老的矿物，它是时间的记录者，也是了解许多地质现象（如氧化状态）的化学窗口。通过确定形成这些碎屑锆石的岩浆的氧化水平，科学家们能够推断出地壳到地幔循环、风化和超大陆循环的开始时间。来源：中国科学出版社锆石是一种几乎与地球本身一样古老的矿物，在岩浆（熔岩）冷却时结晶，可在岩浆岩中发现微量锆石。岩浆的形成构成了地球上的山脉。通过与水和大气的相互作用，山脉分解成沉积物。锆石坚固又稳定，耐风化和侵蚀，很少会消失在历史中，因此沉积物中的这种矿物（所谓的"碎屑锆石"）最能让人了解地球的过去。锆石富含铀（U-Pb 测定法），是时间的记录者，也是了解许多地质现象（如氧化态）的化学窗口。火成岩源锆石和沉积物源锆石的 ΔFMQ 移动平均值（未显示低于 10% 的比例）与超大陆汞齐化时间间隔。与沉积源相关的岩浆在大约600Ma的周期性中更为减少，并在26亿年时形成。来源：中国科学出版社研究小组采用了 Loucks 等人（2020 年）的一种新方法来确定花岗岩岩浆的氧化态，该方法利用锆石中 Ce、U 和 Ti 的比率来跟踪地壳岩浆在地球历史上的氧化态变化，该计算方法不需要知道离子电荷，也不需要确定结晶温度、压力或母体熔体成分。"以前的方法包括Ce/Ce*和Eu/Eu*氧压计，但每种方法都有与温度、压力、主岩化学成分变化或测量Ce/Ce*和Eu/Eu*异常所需的REE元素精度有关的局限性"。来自西澳大利亚的 Bob Loucks 说。这种改进的氧化仪能够更可靠地评估氧化状态的变化，现在可以从全球构造随时间变化的角度来解释氧化状态的变化。通过确定形成这些碎屑锆石的岩浆的氧化水平，科学家们能够推断出地壳到地幔循环、风化和超大陆循环的开始时间。关键的一点是，位于地球表面的岩石可以被带回到地幔深处（地表以下数百至数千公里处）。我们的数据表明，这种现象不仅发生在今天，而且可能已经持续了数十亿年。通过观察从地球早期、30 亿年前的锆石到今天形成的锆石，我们发现它们形成时的岩浆氧化还原状态。碎屑锆石的氧化态（以ΔFMQ表示）在大约35亿年前升高，随后在过去30亿年中平均ΔFMQ>0，这表明大洋岩石圈在最终形成的俯冲带中被回收回地幔。研究表明，氧化还原态的下限在 26 亿年前急剧下降，标志着界限分明的大陆的形成和大洋岩石被埋回地球深部地幔。此外，研究人员还发现了氧化还原模式的周期性：每隔 6 亿年左右，大陆就会聚集在一起形成超级大陆，如冈瓦纳大陆、罗迪尼亚大陆、努拉大陆和苏比利亚大陆。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

哈勃揭示隐藏着恒星形成奥秘的螺旋星系NGC 3059

哈勃揭示隐藏着恒星形成奥秘的螺旋星系NGC 3059 这幅图像中的条状螺旋星系 NGC 3059 位于距离地球 5700 万光年的地方，是利用哈勃太空望远镜的数据和各种滤光片（包括窄带 H-α 滤光片）拍摄的。这种特殊的滤光片通过分离 656.46 纳米波长的 H-α 发射，是识别恒星形成区域的关键，而 H-α 发射是恒星形成过程的一个重要指标。资料来源：欧空局/哈勃和美国国家航空航天局，D. Thilker哈勃于 2024 年 5 月收集了用于合成这张图片的数据，这是一项研究多个星系的观测计划的一部分。所有的观测都使用了相同范围的滤光片：部分透明的材料，只允许非常特定波长的光线通过。滤光片在观测天文学中应用广泛，可以校准成允许极窄或较宽范围的光线通过。从科学的角度来看，窄带滤光片非常宝贵，因为某些波长的光与特定的物理和化学过程有关。例如，在特定条件下，氢原子会发出波长为 656.46 纳米的红光。这种波长的红光被称为 H-α 发射或"H-α 线"。它对天文学家非常有用，因为它的存在可以作为某些物理过程和条件的指标；例如，它通常是新恒星形成的预兆。因此，经校准允许 H-α 发射通过的窄带滤光片可用于识别恒星正在形成的空间区域。这幅图像就使用了这种滤光镜，即被称为 F657N 或 H-α 滤光镜的窄带滤光镜。F 代表滤波器，N 代表窄。数值指的是滤光片允许通过的峰值波长（以纳米为单位）。眼尖的朋友可能已经注意到，657 非常接近 656.46 H-α 线的波长。使用其他五个滤光片收集的数据也为这幅图像做出了贡献，所有这些滤光片都是宽带滤光片；这意味着它们允许更宽波长范围的光通过。这对于识别极其特殊的光线（如 H-α 线）作用不大，但仍能让天文学家探索电磁波谱中相对特殊的部分。此外，将多个滤光片的信息汇总在一起，还可以制作出像这样美丽的图像。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

地球异常空间探测：突破性新技术揭示地震早期征兆

地球异常空间探测：突破性新技术揭示地震早期征兆 根据 De Gruyter 的《应用大地测量学杂志》上的一项新研究，通过地面、大气层和电离层中存在的各种异常现象，地震可能会比以前认为的更早地暴露其即将发生。开发地震预警系统对于防止死亡和破坏非常有帮助。其中一项拟议的技术是利用卫星监测地面、大气层和其上方存在的带电粒子层（称为电离层）中的各种物理和化学参数。这种异常现象被称为地震前兆，尽管研究人员已经意识到了这些异常现象，但却很难确定一种所谓的红旗模式来预示即将发生的地震。这是因为前兆相互作用的复杂性及其在不同地震和不同地理区域的可变性。不过，随着研究人员利用日益先进的卫星技术对每一次地震进行分析，这些模式正在慢慢显现出来。德黑兰大学的 Mehdi Akhoondzadeh 教授评估了 2023 年 2 月 6 日土耳其和叙利亚边境附近发生的两次地震之前和之后的各种卫星数据。其中包括来自中国张衡一号 CSES-01 和欧洲航天局由三颗卫星组成的 Swarm 卫星任务的数据。令人震惊的是，他早在地震发生前 12-19 天就观测到了地震区域陆地表面温度的异常，并在地震发生前 5-10 天观测到了大气参数的异常。这些参数包括水蒸气、甲烷含量、臭氧和一氧化碳的测量值。Akhoondzadeh 教授对电离层的异常情况进行了调查，包括对电子密度和电子温度等参数的测量，他发现在地震发生前 1-5 天出现了明显的异常情况。异常现象分别在地面、大气层和电离层显现的时间表明，这些信号起源于地面，最终在大气层的更高层次显现，最终在电离层显现。研究这些现象可以为地震预警系统铺平道路，但研究人员今后还需要对其他地震进行评估，以便更全面地了解这些模式。"利用CSES-01卫星数据，首次探测到了2023年2月6日土耳其地震前电离层的异常现象，"Akhoondzadeh教授说。"通过研究与多个地震前兆相关的异常现象，探测到真实异常现象的不确定性就会降低，这可以有效地建立误报率较低的地震预警系统。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1515/jag-2024-0024 ... PC版： 手机版：

来自法国的突破性化石发现揭示4.7亿年前的远古气候

来自法国的突破性化石发现揭示4.7亿年前的远古气候 卡布里埃生物群的艺术重建。资料来源：克里斯蒂安-麦考尔古生物学爱好者发现了世界上最丰富多样的下奥陶纪化石遗址之一（距今约 4.7 亿年）。该化石群位于法国埃罗省（Hérault）的黑山谷（Montagne Noire），出土了 400 多件化石，其特点是动物群保存得特别完好。除了壳质成分外，它还包含极为罕见的软质成分，如消化系统和角质层，保存状况非常好。此外，这个生物群曾经非常靠近南极，揭示了奥陶纪最南端生态系统的构成。洛桑大学地球科学与环境学院（UNIL）的科学家们与法国国家科学研究中心（CNRS）和国际团队合作，对这一被称为卡布里埃生物群（Cabrières Biota）的矿藏进行了首次分析。研究结果发表在《自然-生态学与进化》（Nature Ecology & Evolution）杂志上。西尔维-蒙塞雷是生物群的发现者之一。资料来源：埃里克-蒙塞雷和西尔维-蒙塞雷对新生物群的分析表明，这里有节肢动物（包括千足虫和虾类）和刺胞动物（包括水母和珊瑚），以及大量藻类和海绵。该遗址的高度生物多样性表明，该地区是躲避当时北方高温的物种的避难所。洛桑大学研究员法里德-萨利赫（Farid Saleh）是这项研究的第一作者，他指出："在这个全球强烈变暖的时期，动物们确实生活在高纬度的避难所，躲避极端的赤道温度。"洛桑大学研究员、该研究报告的共同作者乔纳森-安特克利夫补充说："遥远的过去让我们看到了可能的近期未来。"埃里克-蒙塞雷是生物群的发现者之一。资料来源：埃里克-蒙塞雷和西尔维-蒙塞雷发现该遗址的业余爱好者埃里克-蒙塞雷和西尔维-蒙塞雷-古戎则满怀激情地补充道：我们从 20 岁起就开始勘探和寻找化石。我们发现这个令人惊叹的生物群时，我们明白了这一发现的重要性，从惊讶到兴奋。首次出版标志着一项长期研究计划的开始，该计划涉及大规模发掘和深入化石分析。利用创新的方法和技术，目的是揭示生物的内部和外部解剖结构，并推断其系统发育关系和生活模式。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：