对熔岩的研究表明地球地心正在泄漏

对熔岩的研究表明地球地心正在泄漏虽然我们似乎满足于把氦气吹进气球来浪费它，但氦气在地球上却相对稀少。为什么呢？你的第一直觉可能是对的--氦气真的会飘浮到大气层的上层，通常会逃逸到太空中。然而，在地球地幔和地核的地下深处却有一些氦的储量，这是当地球从一个孕育了太阳的星云中形成时留下的遗迹。在这项新研究中，来自加州理工学院和世界卫生组织科学研究所的研究人员对加拿大巴芬岛的熔岩流进行了调查，之前的研究小组在那里发现了氦-3的痕迹，氦-3是氦的一种同位素，在地球上尤为罕见。果然，科学家们发现，氦-3与更为常见的氦-4之比高于地球上的其他任何地方，比大气中的比例高出67倍。地球地幔似乎是罪魁祸首，但科学家们说，这与他们检测到的氦、锶、钕和铅的特定同位素比值不符。相反，他们的证据表明，地核是最可能的来源。当然，要确认地核是否向地表泄漏了这些氦，还有更多的工作要做。但研究小组表示，如果这是真的，那么该地区的其他物质也应该来自地核，这可以为科学家们提供一个宝贵的视角，来观察地球上由于显而易见的原因而难以研究的部分。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391751.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391751.htm

从熔岩到生命 科学家探究地球早期高度氧化的岩浆海洋

从熔岩到生命科学家探究地球早期高度氧化的岩浆海洋研究提供了有关早期地球大气层的新见解，表明它是由氧化态比以前认为的更高的岩浆海洋中的脱气挥发物形成的。研究发现，早期地球岩浆海洋的Fe3+含量是今天上地幔的十倍，从而形成了富含二氧化碳和二氧化硫的大气层。陆地行星的大气层一直被认为是由内部的挥发物脱气形成的，其成分主要受地幔氧化态的控制。要了解地幔氧化态，地幔中亚铁（Fe2+）和铁（Fe3+）的丰度是关键，因为地幔氧化态随这两种铁氧化物的相对丰度而变化。图像中心的明亮区域表示淬火金属熔体，周围的灰色区域表示淬火硅酸盐熔体。样品被封装在石墨囊中，在加热实验中转变为金刚石。资料来源：爱媛大学地球动力研究中心地幔氧化状态和研究结果日本爱媛大学领导的一项实验研究表明，在相当于下地幔深度的高压条件下，金属饱和岩浆中通过Fe2+的氧化还原歧化形成Fe3+的效率比以前想象的要高。在这一反应中，Fe3+和金属铁（Fe0）由2Fe2+生成，Fe0偏析到地核中增加了残余岩浆中Fe3+的含量及其氧化态。实验结果表明，地核形成时地球岩浆海洋中的Fe3+含量比现在的上地幔高出约一个数量级。对早期地球岩浆洋的影响这表明岩浆洋在地核形成后的氧化性比现在的地幔强得多，这种高氧化性岩浆的挥发物脱气形成的大气应该富含二氧化碳和二氧化硫。此外，作者还发现，根据地质记录的推断，估计的地球岩浆海洋氧化态可以解释40多亿年前的哈代岩浆的氧化态。由于生物分子在富含二氧化碳的大气中的形成效率相当低，作者推测地球形成后还原物质的后期增殖在提供生物可用有机分子和形成宜居环境方面发挥了重要作用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378841.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378841.htm

科学家研究打造地球之外的人工碳循环

科学家研究打造地球之外的人工碳循环例如，宇航员每天需要近一公斤的氧气来维持生命。因此，每年必须运输数吨氧气才能在地外建立空间站，从而增加了任务的成本和风险。预计在地外站点建立人工碳循环可以改变这种状况。在地球上，碳循环使碳原子从大气层（以二氧化碳和甲烷等气态碳化合物的形式存在）转移到地球（以糖、淀粉等形式存在），最后返回大气层，完成循环。这种生物地球化学循环的能量输入由太阳能提供，植物或其他生物吸收太阳能，通过光合作用将CO2和H2O转化为碳基化合物和氧气。鉴于目前的目标地外地点（即月球和火星）拥有充足的太阳光照射，并显示出丰富的二氧化碳和水储备，因此可采用这种光合作用策略在地外地点建立人工碳循环系统，为太空任务提供充足的推进剂和生命支持。随着在地外星球发现丰富的二氧化碳和水储备，有人提出也可以在地外星球实施光催化二氧化碳转化，建立人工碳循环系统，为太空任务提供推进剂和生命支持。人工光合作用：可持续的解决方案在此背景下，通过光催化二氧化碳转化进行人工光合作用，有望实现可持续循环。具体来说，这种策略可以模仿绿色植物光合作用的作用，有望在地球上重建目前因二氧化碳排放过量而中断的自然界碳循环。这种人工光合作用战略如果作为ISRU的一部分在地外站点成功实施，也可以在地外站点建立人工碳循环。迄今为止，通过光催化二氧化碳转化已成功生产出多种产品，如CO、CH4、CH3OH和HCHO。然而，光催化CO2的转化效率仍不能满足实际应用的需要。因此，开发具有优异光转化效率和产品选择性的光催化二氧化碳转化技术，不仅在地球上，而且在地外也有很大的应用前景。地外光催化的研究前景最近，中国科学技术大学熊玉杰教授领导的研究团队撰写了一篇关于地外光催化二氧化碳转化的评论，为光催化二氧化碳转化的发展及其在地球以外的应用提供了简明清晰的指导。他们首先概述了光催化二氧化碳转化的基本和一般原理。然后，他们总结了光催化技术在地外实施过程中可能遇到的问题。最后，对这一领域的发展进行了展望。相关成果发表在《中国催化学报》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382765.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382765.htm

锂电颠覆性研究成果：美国科学家找到了性能下降的根本原因

锂电颠覆性研究成果：美国科学家找到了性能下降的根本原因他们的最新发现已于近期发表在了《自然能源》杂志上。他们的研究结果表明，所谓的固体电解质界面（SEI）并不是以前认为的电子绝缘体，而是表现得像半导体。SEI的作用就像一个守护者，允许锂离子自由进出阳极。一直以来，科学家们都专注于研究这种SEI层，尽管它比一张纸还薄，但它在电池性能中起着巨大的作用。当电池还是新电池时，SEI在第一次充电周期形成，理想情况下在电池的预期寿命内保持稳定。但是观察老化的可充电电池的内部，通常会发现负极上有大量固体锂的堆积。电池研究人员认为，这种累积会导致性能下降。但此前无法通过测量来检验因果关系。在最新研究中，他们通过开发一种新技术直接测量了实验系统中SEI的导电性，解决了这个问题。该团队将透射电子显微镜与显微镜内微制造金属针的纳米级操作结合起来。然后，研究人员用四种不同类型的电解质测量了在铜或锂金属上形成的SEI层的电学性能。如此一来，他们就解决了长期以来的谜团，即SEI在电池运行过程中是如何发挥作用的。该小组的测量显示，随着电池电压的增加，SEI层在所有情况下都会泄漏电子，使其成为半导电的。此外，SEI层的含碳有机成分容易泄漏电子，并缩短电池寿命。PNNL实验室研究员和电池技术专家，共同领导这项研究的ChongminWang说，“更高的导电率会导致更厚的SEI和复杂的固体锂形式，最终导致较差的电池性能。”至此，研究人员得出结论，尽量减少SEI中的有机成分将使电池具有更长的使用寿命。“即使是通过SEI传导速率的微小变化，也会导致效率和电池循环稳定性的巨大差异。”Wang补充说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388893.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388893.htm

科学家在地球最深的海沟发现新病毒

科学家在地球最深的海沟发现新病毒"马里亚纳海沟是地球上最深的地方，在太平洋海底的最低点下降了近11000米（36000英尺）。即使在这个深不见底、寒气逼人的深渊中，生命依然存在。"青岛中国海洋大学的海洋病毒学家王敏博士说："只要有生命的地方，就一定有调节器在工作。"在这里指的就是病毒。在最近发表于《微生物学频谱》（MicrobiologySpectrum）杂志上的一项研究中，王敏和一组国际研究人员报告说，他们从8900米（29200英尺）深的沉积物中分离出了一种新病毒。这种病毒是一种噬菌体，即在细菌体内感染和复制的病毒，而噬菌体被认为是地球上最丰富的生命形式。"据我们所知，这是全球海洋中已知分离最深的噬菌体，"王说。新发现的噬菌体能感染嗜盐单胞菌门中的细菌，这些细菌通常出现在深海沉积物和热液喷口中，热液喷口是海底喷泉状开口，释放出加热的水流。王说，研究小组对病毒遗传物质的分析表明，深海中存在一个以前未知的病毒家族，并对深海噬菌体的多样性、进化和基因组特征以及噬菌体-宿主相互作用有了新的认识。在之前的工作中，研究人员利用元基因组分析研究了感染海洋螺旋纲（Oceanospirallales）细菌的病毒，其中包括嗜盐单胞菌。在这项新研究中，王的研究小组从青岛中国海洋大学海洋病毒学家张玉忠博士领导的研究小组收集和分离的细菌菌株中寻找病毒。张的研究探索极端环境中的微生物生命，包括极地和马里亚纳海沟。这种新病毒被鉴定为vB_HmeY_H4907，对它的基因组分析表明，这种病毒广泛分布于海洋中，其结构与其宿主相似。这项研究指出了新的问题和研究领域，重点是病毒在恶劣、隐蔽环境中的生存策略--以及它们如何与宿主共同进化。新病毒具有溶解性，这意味着它能侵入宿主体内并进行复制，但通常不会杀死细菌细胞。随着细胞的分裂，病毒的遗传物质也被复制和传递。王说，在今后的研究中，研究小组计划调查驱动深海病毒与其宿主之间相互作用的分子机制。他们还在极端环境中寻找其他新病毒，"这将有助于拓宽我们对病毒球的理解，"王说。"极端环境为发现新型病毒提供了最佳前景"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385919.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385919.htm