科学家发现冠心病新型生物标志物

海洋生物碳泵（BCP）是海洋吸收并将有机碳输送至深海、实现长期封存的关键过程。其中，桡足类等浮游动物产生的粪便颗粒（FP）是颗粒有机碳（POC）输出的重要载体之一。但在自然海洋中，FP的“形成—下沉—分解”高度可变，导致颗粒碳通量常呈现明显波动与非线性响应，机制识别与定量评估存在不确定性。 近日，中国科学院南海海洋研究所研究团队在BCP研究中取得进展。团队结合控制实验与多组学分析，定量阐明了当浮游植物群落由硅藻向甲藻转变时，浮游动物摄食行为与微生物分解过程耦合机制，及其对POC深海输出的影响。 研究团队将“摄食阶段”和“分解阶段”拆分开展对比，并将关键过程参数纳入统一框架评估。结果显示，当食物以甲藻为主时，桡足类产生的FP数量较硅藻处理组减少一半，下沉速度降低至硅藻处理组的三分之一，且微生物对甲藻来源FP的分解明显加快。这些因素协同作用会导致FP向深海的输送效率下降，最终削弱BCP效率。 在机制层面，FP的快速分解主要由机会型的颗粒附着微生物驱动。宏基因组分析显示，碳水化合物活性酶和溶酶体同工酶丰度，与FP分解速率高度相关，可作为评估FP分解强弱的重要生物指示信号。基因组证据表明，以浮霉菌为代表的附着型机会主义菌群具备更强的运动能力、解毒系统与大分子降解酶体系，可在颗粒微环境中快速定殖并高效分解FP。 研究进一步发现，升温会通过增强关键分解酶基因丰度加快FP分解，且对甲藻来源FP的加速效应更为突出。全球变暖背景下，许多海域持续出现硅藻比例下降、甲藻比例上升的结构性转变，这意味着这些区域的POC会更快被再矿化并滞留在上层海洋。研究强调，在评估碳汇功能变化时，需将浮游植物组成、浮游动物摄食与微生物动力学过程作为一个耦合系统综合考虑，才能更准确刻画BCP的响应与不确定性来源。 相关成果发表在《环境科学与技术》《Environmental Science&Technology》上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。 论文链接 桡足类摄食与微生物分解协同影响生物碳泵效率的示意图

研究提出小麦设计育种新策略

小麦是全球数十亿人口赖以生存的重要口粮作物，也是我国最主要的粮食作物之一。决定小麦面团弹性、延展性等加工特性的核心，是籽粒中的面筋蛋白。近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所等以中国推广面积最大的强筋小麦品种“济麦44”为对象，构建了高质量参考基因组，完整呈现了面筋蛋白基因座的精细结构。 研究发现，长期以来备受关注的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GSs）基因在演化过程中高度保守；相比之下，低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GSs）和α-/β-醇溶蛋白基因具有更丰富的拷贝数变化和结构变异。这提示，决定品质适应性演化的关键，并不总是最保守、最“经典”的基因，而往往来自更具可塑性的基因家族。 研究构建了包含485份代表性材料的高分辨率基因组变异图谱，揭示了面筋基因的演化轨迹。研究发现，结构高度可变的LMW-GSs和α-/β-醇溶蛋白基因一直是人类持续选择的主要靶点。二者对强筋单倍型频率变化的贡献合计超过四分之三，是调控小麦加工品质的重要“旋钮”。从亚基因组层面看，D亚基因组贡献了超过一半的强筋单倍型频率变化，在品质形成过程中发挥关键作用。 研究发现小麦品质性状并非只由单个基因独立决定。面筋蛋白基因之间存在上位性互作，即一个基因的效应会受到其他基因背景的影响。进一步分析显示，人类选择对上位性互作的影响并非简单线性关系。适度选择可以增强面筋基因之间的有利组合，使品质获得快速遗传增益。但过强选择可能削弱互作网络，并降低长期适应潜力。 基于上述发现，研究团队提出基因的结构保守性并不必然等同于育种重要性。HMW-GSs作为面筋网络的关键结构组分仍然重要，但高变异的LMW-GSs和醇溶蛋白基因在长期演化中更频繁地响应人类选择，值得在基因组设计育种中被重新评估和系统利用。 该研究不仅为理解小麦品质形成机制提供了理论框架，也为推动小麦加工产业升级提供了重要科学支撑。 相关研究成果发表在Nature Plants上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项等的支持。 面筋蛋白基因间的上位性互作

石墨烯气凝胶/环氧树脂复合材料摩擦学性能研究获进展

精密传动部件、机器人关节和微驱动系统等智能装备对界面各向异性摩擦功能提出了迫切需求。金属材料会通过激光纹理、沟槽阵列等表面加工技术实现各向异性摩擦。环氧树脂（EP）基聚合物材料在采用类似方法加工时，存在熔融变形、快速磨损、耐久性差及可靠性不足等问题，难以实现各向异性摩擦功能。 近日，中国科学院兰州化学物理研究所基于定向冷冻铸造与真空浸渍协同技术，在各向异性石墨烯气凝胶/环氧树脂（GA/EP）复合材料的设计制备与摩擦学性能研究方面获得进展。 研究表明，GA/EP复合材料的热传导、力学和摩擦学性能均与气凝胶的微观取向高度相关。GA/EP复合材料顶部接触界面具有高度取向的三维导热网络结构，表现出高弹性模量和最优润滑性能。该复合材料在机器人机械臂抓取—传递—释放系列操作、精密传动等应用场合具有独特优势，可满足对动态摩擦系数的差异化需求，推动精密装备向自适应、长寿命和智能化发展。 相关成果发表在Composites Part B: Engineering上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院基础与交叉前沿科研先导专项等的支持。 论文链接 各向异性GA/EP复合材料的制备、摩擦学性能与界面润滑机制研究

科研人员研制出机器人灵巧手指尖六维力传感器

近日，中国科学技术大学团队研制出指尖大小六维力/力矩（F/T）传感器——OriCube。该传感器体积仅14×14×12mm3、重量4g，在23N量程下实现3mN级分辨率，并可嵌入机器人灵巧手指尖，在曲面接触中实时输出接触点位置与力矢量，能够为机器人“像人一样用手指触摸与操作”提供感知能力。 触觉是实现灵巧操作与安全人机交互的关键能力。现有指尖触觉方案多依赖阵列式分布传感单元或柔性电子皮肤，虽然信息丰富，但往往面临布线复杂、数据处理负担重、曲面适配与耐冲击性不足等问题。研究团队提出以嵌入式六轴F/T传感器为核心、结合几何模型实现内生触觉感知（ITS），以更简洁的系统实现实时接触信息感知的策略。 OriCube采用折纸式三维线圈阵列，利用电涡流耦合效应，同时测量金属外壳在六个自由度上的微小位移和转角。该结构设计降低了轴间串扰，实现了线圈与信号调理电路的小型化封装集成，便于嵌入机器人指尖。在机械设计上，OriCube使用模块化硅胶“微弹簧”弹性体，将外部力/力矩加载转换为壳体的位移与转角，并允许调节不同轴向刚度，可按需设计，实现灵敏度与量程的平衡。 标定和测试结果表明，OriCube在“指尖尺寸、低功耗、强鲁棒”约束下实现了高性能六轴力/力矩测量，具有体积小、重量轻、功耗低等特点，具备较低的轴间串扰与较高测量精度，并在6小时连续运行中保持较小漂移。此外，该传感器能够感知羽毛轻触等弱接触，可以承受锤击带来的冲击脉冲，并对外界磁场扰动表现出抑制能力，可在复杂工况下为机器人提供可靠稳定的感知信息。 团队将OriCube嵌入三维打印仿生指尖结构，结合ITS方法在指尖曲面上实现了实时触觉感知，可同时估计接触位置与接触力矢量。实验结果显示，该触觉感知方法得到的结果与外部参考力传感器一致。 这一工作提出了低成本、高鲁棒性、易集成的灵巧手触觉感知新方案，能够为机器人在不确定环境下的灵巧复杂操作提供关键的触觉感知信息。 相关研究成果发表在《IEEE/ASME机电一体化汇刊》（IEEE/ASME Transactions on Mechatronics）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院相关项目等的支持。 论文链接 基于指尖六维力传感器的内生触觉感知 六维力传感器结构设计

研究发现月球晚期岩浆补给新证据

年轻的月海玄武岩是研究月球晚期火山活动的关键对象。然而，反映岩浆房内部动态过程的岩相特征，在月球样本中鲜有报道。一般认为，自月球形成以来，其内部的玄武岩岩浆活动以简单结晶为主，缺乏类似地球岩浆房常见的动态过程。 近日，中国科学院紫金山天文台牵头对两块月球陨石开展研究，首次揭示了月球在30亿年前的岩浆补给事件，为理解月球晚期的热演化历史提供了关键证据。 研究团队利用扫描电镜、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱和高分辨二次离子质谱等分析技术，对两块发现于2021年的月球陨石NWA 14526和NWA 14992，开展了详细的岩相学、矿物学、地球化学和同位素年代学研究。研究结果表明，NWA 14526和NWA 14992在岩相结构、矿物成分、地球化学特征和结晶年龄上高度一致，具有成对关系，且两者均呈现出独特的岩性二分性：富镁区的矿物成分较原始；富铁区的矿物成分更偏演化，且富集晚期结晶类型。 综合辉石中熔蚀结构、铬元素阶梯式分布等开放系统证据，研究团队认为，这种罕见的岩性二分性是由岩浆补给作用驱动产生的，并据此提出了同源岩浆补给模型：约30亿年前，由月球内部早期侵入的富镁岩浆在岩浆房部分结晶后，又有一股演化的相对富铁岩浆“接力”注入，两者混合、反应，最终形成了两类岩性共存的结构。 研究进一步发现，NWA 14526和NWA 14992与同时期结晶的NNL群低钛玄武岩陨石，在多项特征上表现出相似性，它们可能来自同一火山杂岩区，并具有源坑配对关系。NWA 14526和NWA 14992对应不同的月幔源区，且经历更深的结晶深度，以及更复杂的演化历史，反映出30亿年前月球内部岩浆活动的多样性与不均一性。这些研究结果表明，月球虽然经历了长期的缓慢冷却过程，逐渐失去“生命力”，但在演化晚期（约30亿年前），其内部仍可能维持着动态的岩浆系统，存在岩浆补给、混合等复杂活动过程。 相关研究成果发表在《地球化学与宇宙化学学报》上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。 论文链接 NWA 14526和NWA 14992的背散射电子图像及X射线元素面扫描图像 辉石的环带结构特征 三种岩石成因模型示意图

科学家利用AI破译月球背面化学密码

解析月球表面化学元素全球分布特征，是揭示月球内部壳幔结构、岩浆演化过程与地质历史的核心途径，对理解地月系统的形成与发展具有重要科学意义。此前，月球表面元素丰度的遥感反演与制图研究，主要依赖月球近地侧采样返回任务的实测数据进行校准，导致占月球总面积近半数的月球背面长期处于“观测盲区”。由于缺乏实地采样“真值”约束，现有遥感反演模型在处理月球背面复杂地形与特殊矿物组成时存在较大偏差，尤其是月球地质特征最丰富的南极—艾肯盆地，其深部物质组成、地壳演化过程等关键科学问题，长期缺乏精准的定量数据支撑。 近日，中国科学院上海技术物理研究所等研究团队，基于嫦娥六号任务获取的首个月球背面样品实测数据，结合月球轨道高分辨率可见—近红外多波段光谱成像数据，建立了基于残差卷积神经网络的月球化学成分智能反演框架，构建出全球首套融合月球背面实地真值的高精度月球全球主要氧化物含量分布图。该研究攻克了长期以来月球背面化学成分反演缺乏实地数据约束的难题，揭示了月球南极—艾肯盆地深部物质暴露特征与月球背面地体组成规律，为深入解析月球地质演化历史、指导后续月球探测工程着陆点选择提供了高精度定量科学支撑。 研究团队经多学科联合攻关，将嫦娥六号月球背面实测“月面真值”与月球轨道高分辨率可见—近红外多波段光谱成像数据相结合，并嵌入残差卷积神经网络反演模型。基于模型微调策略，研究团队在有限样本条件下，精准捕捉光谱数据与元素含量间的高度非线性关系，有效解决了传统模型易过拟合、鲁棒性不足等问题，大幅提升了全球尺度氧化物反演精度。研究团队进一步依托“AI+遥感”技术路线，精确重构了铁、钛、铝、镁、钙、硅六大主量元素氧化物及镁指数的全球分布，清晰刻画了月球表面月海、高地、南极—艾肯盆地三大地球化学区的元素分布特征。该成果首次定量揭示了月球背面高地中，镁质斜长岩和镁质岩套的出露比例明显高于近地侧，为月球岩浆洋结晶分化的南北半球不对称性假说提供了新的实测证据，并精准划定了南极—艾肯盆地镁质辉石环与铁质异常区边界，证实南极—艾肯盆地撞击事件挖掘且暴露了更广泛的深部镁质物质。 该研究首次将月球背面实地实测数据融入全球化学制图，填补了月球背面地质研究的关键数据空白，深化了人类对月球壳幔结构、南北半球演化分异、南极—艾肯盆地形成与演化等科学问题的理解，也为后续月球着陆点选择、月球资源勘探及深空探测任务规划提供了高精度定量化学依据，为我国月球探测工程持续推进奠定了坚实的科学基础。 相关研究成果发表在《自然-传感》（Nature Sensors）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中国科学院的支持。 论文链接 新一代月表主要氧化物含量分布填图 月球正面与背面镁指数分布揭示其不对称性 嫦娥六号光谱仪仿真实验

青藏高原热融滑塌四维演化过程研究获进展

青藏高原的热融滑塌普遍规模小、发育浅，且受卫星遥感空间分辨率不足及重访周期限制，其精细化时空形变过程长期难以被准确捕捉与识别。 中国科学院西北生态环境资源研究院研究团队，利用无人机摄影测量技术，历时6年（2019年—2024年）对青藏高原8处热融滑塌开展了厘米级连续监测，实现了对青藏高原热融滑塌四维时空演化过程的系统追踪与高精度量化。 研究表明，青藏高原热融滑塌多发育于北向缓坡（平均坡度8.3°），形态整体呈长条形（平均长宽比约3.0），普遍具有“后缘塌陷区—中部滑移区—前缘堆积区”的三段式结构。各区域的变形特征差异显著：后缘塌陷区显著下沉，平均下沉幅度达2.4米，中部滑移区局部抬升，平均抬升1.4米，前缘堆积区相对稳定。 2019年—2024年间，研究区热融滑塌整体呈持续扩张趋势，活动期集中在每年6月至10月，其中9月至10月最为剧烈；滑塌面积年均扩张约1182.9平方米，月均扩张约505.7平方米，其后缘后壁年均后退14.5米，月均后退6.2米。同时，研究精准量化了滑塌体内部地表物质的运动速率，明确了该速率自后缘向前缘呈递减规律，揭示了后缘后退与下坡物质搬运之间的紧密力学关联。 研究还识别出青藏高原热融滑塌的三种典型扩张模式，分别为突发增长型、持续增长型和停止增长型。研究进一步揭示了两类代表性的热融滑塌演化路径：一类是在极端降雨、异常高温或坡脚扰动作用下，快速大规模启动并持续扩张的即时触发型，具有明显的突发性；另一类是经历多年缓慢变形，在条件累积到临界状态后突然加速发展的阈值延迟型。这两类热融滑塌演化路径在灾害突发性和预警可行性上存在显著差异，对冻土灾害识别与风险管理具有重要意义。 研究实现了对小尺度热融滑塌四维时空动态演变的精确量化，获取了高精度的滑塌面积扩张、后缘后退、地表物质运动和体积变化等核心参数，明确了青藏高原热融滑塌月度、年度和总体变化特征，深化了对其内部物质迁移和扩张过程的认识，为青藏高原多年冻土区热融滑塌的碳动态评估及工程走廊基础设施安全提供了关键科学依据。 相关研究成果以Centimeter-resolution 4D dynamics of retrogressive thaw slumps from repeat UAV photogrammetry on the Tibetan Plateau为题，发表在《环境遥感》（Remote Sensing of Environment）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金和中国科学院“西部之光”人才培养计划的支持。 论文链接 2019年—2024年热融滑塌表面形态演化过程 2019年—2024年热融滑塌表面高程变化过程 即时触发型和阈值延迟型热融滑塌演化路径

月球南极沙克尔顿区域水冰稳定性研究取得进展

嫦娥七号探测任务候选着陆区临近月球南极的沙克尔顿撞击坑，该区域的水冰稳定性研究对探测任务具有指导意义。 近日，中国科学院国家空间中心科研团队在月球南极沙克尔顿区域水冰稳定性研究方面取得进展。科研人员剖析了低温条件下的月壤热性质，构建了可应用于南极沙克尔顿区域的月球极区水冰热稳定性模型，开展了高空间分辨率的水冰热稳定性模拟，探讨了当地的表面辐射、月壤温度、水冰稳定区域的分布特征，并讨论了模拟结果对嫦娥七号南极水冰就位探测的意义。 沙克尔顿撞击坑内部的大部分区域为永久阴影区，但热辐射的分布不均匀，而坑外遍布不同大小的永久阴影区和弱光照区域。在撞击坑内部，年平均表面温度的数值分布不均——坑底较平坦区域的平均温度更低。对比研究发现，模拟的坑内年平均温度要更低。 基于模拟的月壤温度，研究在撞击坑内识别出水冰冷阱，还发现了HCN、SO2和NH3的冷阱。由于它们的升华温度持续降低，其冷阱面积呈现动态收缩趋势。研究识别的水冰冷阱面积，大于前人确定的水冰冷阱面积。此外，根据模拟结果，HCN冷阱不仅在壁面的部分区域存在，也可能存在于坑底的多数平坦区域。 研究剖析了低温条件下的月壤热性质，构建了极区水冰热稳定性模型。这一模型能够计算出光照、月壤温度以及水冰等挥发分的稳定分布区域，可应用于分析月球南极特别是嫦娥七号着陆区水冰热稳定性，从而确定水冰潜在分布区域，为未来的水冰探测任务提供支持。 相关研究成果发表在《行星科学学报》（The Planetary Science Journal）上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。 论文链接 沙克尔顿撞击坑及周围区域水冰和其他挥发分的稳定区域

SpecCLIP模型助力银河系考古

近日，中国科学院国家天文台等研究团队发布了SpecCLIP人工智能模型，将类似“大语言模型”的思想引入恒星光谱分析，为跨巡天数据融合和精密恒星物理参数研究提供了新思路。 恒星光谱被称为研究宇宙的“指纹”。科学家通过分析恒星光谱中的谱线特征，可以测量恒星的温度、重力加速度及化学成分，并依据其记录的化学印记，如同考古研究一般反演银河系的演化历史。然而，不同望远镜及巡天项目所获取的光谱数据，在分辨率、波段范围及观测方式等方面通常存在差异，导致数据难以直接统一分析。 此次研发的SpecCLIP模型，重点针对LAMOST低分辨率光谱数据与Gaia XP光谱数据的联合分析难题。研究团队将不同来源的光谱数据映射至同一个“特征空间”。通过对比学习方法，SpecCLIP模型可自主学习两类光谱间的内在联系，高效实现跨仪器、跨巡天的数据对齐与转换，为大规模联合研究提供了新的技术路径。 与传统面向单一任务训练的模型不同，SpecCLIP更接近“基础模型”框架，不仅可统一预测恒星大气参数和元素丰度，还可开展光谱相似性搜索和异常源发现，为未来海量巡天数据的自动化分析奠定基础。在银河系考古研究中，该模型可助力极端贫金属星的大规模搜寻与证认，推动构建大规模外晕红巨星样本，为追溯银河系早期并合历史提供关键观测数据基础。 基于上述统一表征能力，SpecCLIP模型已在多项前沿科学研究中得到应用。例如，在Earth 2.0（ET）任务的科学准备中，该模型可为ET天区的行星寄主恒星提供准确、全面的基础参数，进而提升潜在宜居行星的筛选效率；在银河系演化史研究方面，该模型为数百万颗恒星年龄的统一测量提供了新的技术路径，并为重建银河系形成与并合历史提供了更大规模的数据支撑。 随着LAMOST、Gaia及下一代巡天项目持续产生海量观测数据，SpecCLIP模型展现了人工智能方法在天文光谱研究领域的潜力，有望成为连接不同观测系统的重要桥梁，并推动银河系结构、形成演化研究、及恒星物理研究向更高精度方向发展。 相关研究成果发表在《天体物理学报》（The Astrophysical Journal）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会的支持。 论文链接 基于SpecCLIP基座模型构建的面向科研人员的恒星光谱专业分析平台界面 SpecCLIP大模型示意图

科研团队为银河系中心拍摄了一组“分子影集”

近日，中国科学院上海天文台等国际研究团队获得了一组全新图像，图像以较高的精细程度揭示了银河系中心区域复杂的星际气体丝状结构网络。此次图像由阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）获取，覆盖的区域尺度超过650光年，包含大量致密的气体和尘埃云，以及环绕着位于银河系中心的超大质量黑洞，这一高质量数据集将有助于天文学家深入研究银河系中心的位于超大质量黑洞附近最极端环境下的恒星生命历程。 研究团队基于该数据集，发现了银河系中心区域Sgr B2分子云内一氧化硫分子的异常强发射，HC15N分子作为稠密气体分子的可信探针潜力等。冷分子气体是重点研究的对象，团队深入解析了银河系中心区域复杂的化学组成，从一氧化硅等简单分子，到甲醇、丙酮、乙醇等更为复杂的有机分子，探测到数十种不同的分子。 研究显示，冷分子气体沿着丝状结构流动，并汇聚到致密物质团块中，为恒星的诞生提供物质基础。在类似太阳系的银河系外围区域，这一过程已相对清楚，但在中心区域，其物理过程则更为极端。 该研究为学界深入理解这些极端现象如何影响恒星的形成过程，并检验现有恒星形成理论在极端环境下是否仍然适用提供了新视角。 相关研究成果发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。 论文链接 史上最大规模的ALMA图像展示了对银河系中心的分子气体（图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/ S. Longmore 等；背景：ESO / D. Minniti 等）     ALMA观测到的银河系中心不同分子分布：ACES已绘制出银河系中心数十种分子的空间分布。（图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/ S. Longmore 等）