茫茫戈壁见证上海又一大科学装置新纪录

茫茫戈壁滩上，一座全新实验堆的建成，使核燃料实现了从“铀”到“钍”的多元化选择。 新华社发 钍基熔盐实验堆堆本体吊装。上海应物所供图 10月24日，科研人员在2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆厂房，用机械手分析燃料盐样品。新华社发 2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆模型。 黄海华 摄 原理 钍基熔盐堆，是以钍为燃料，以高温熔盐作为冷却剂的第四代先进核能系统。钍-232吸收中子后经过两次β衰变生成铀-233，形成核裂变释放出大量能量，并产生新的中子，构成一个可持续的“钍—铀燃料循环” 优势 钍是一种放射性较弱的银色金属，天然存在于岩石中。钍基熔盐堆具有无水冷却、常压工作和高温输出等优点。最大优势在于能让我国储量丰富但“不活跃”的钍，高效转化为可用的核燃料，且产生的核废料更少 前景 这一技术路线不仅可以发电，更有望与太阳能、风能、高温熔盐储能、高温制氢、煤气油化工等产业深度融合，构建多能互补低碳复合能源系统 这是一个与核能有关的梦想。 时间跨越半个世纪，空间跨越2000公里——从上海到甘肃武威红砂岗镇。 这是继上海光源之后，中国科学院上海应用物理研究所（以下简称“上海应物所”）日前创下的另一个大科学装置新纪录——全世界唯一建成运行的熔盐堆，首次实现钍铀燃料转换。 中国正引领全球熔盐堆研究，《麻省理工科技评论》发出惊叹：“半个世纪前源自橡树岭的美国科学家们的梦想，正在几千英里外的中国实现。” 茫茫戈壁滩，见证了这一非凡历程。日前，记者前往甘肃武威现场采访，追寻那些闪耀并值得铭记的瞬间，以及背后“立体的人”。 世界首个一体化堆本体 甘肃武威，古诗词里的凉州。地处腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠之间的红砂岗镇，面积比上海小500平方公里，人口仅千余。 目前的商用反应堆一般建在海边，这是因为其需要大量的水来冷却。作为国际上正在发展的第四代先进核能系统，熔盐堆主要用熔盐冷却，这一特性使它可以建在沙漠戈壁里。 熔盐堆究竟长什么样？ 记者步入反应堆大厅，只见工作人员正忙着从熔盐堆取样。“我们在对熔盐堆进行‘体检’，以评估它的运行状态。”上海应物所党委书记、副所长李晴暖告诉记者。 熔盐堆就在大厅灰色地板下14米深处，离线总装好的堆本体在3年前从21米高的大厅顶端吊下来一次性落位，创造了国际上首次整体吊装堆本体的纪录。这得益于世界首个一体化堆本体的创新设计，通过公路运输、现场直接安装，也大大降低了成本和工期。 不同于大多数核反应堆须在高压下工作，熔盐堆在常压下运行，具有突出的安全特性。万一发生问题，地底下带有核燃料的熔盐会自动流到应急罐中，核反应会立即终止，无需外部干预。熔盐堆冷却后就是个难以溶解的大盐块，不会扩散，更不会对生物圈造成影响。 “我们对熔盐堆核辐射的监测全年无休，24小时在线实时监测。”核与辐射安全技术部主任蔡军说。他胸前佩戴着记录个人核辐射的热释光剂量计，由第三方机构测量并读取，具有法律效力；进入反应堆大厅的工作人员则佩戴核辐射剂量实时报警仪。“实验堆周边的核辐射基本处于本底水平，也就是人类在自然环境中接触到的天然辐射水平。” “这一炉燃料可以烧10年，只需根据实验情况添加少量铀或钍。补充燃料时，常规的水堆要把‘盖子’全部揭开，而熔盐堆只需把燃料制成‘胶囊’，再将其置于熔盐液面之下，处理方法简单。”李晴暖说。 整体国产化率超过90% 大规模发展核能是全球趋势，核聚变尚处于研究实验阶段，核裂变早已实现商业化成熟应用，但解决核燃料供应问题迫在眉睫。 大自然中仅有铀-235可直接用来做核燃料，但其在铀中的占比只有0.7%。全球已探明可开采的铀总量为790万吨，如果仅利用铀-235，只能供给不到100年。我国的铀资源匮乏，进口依赖度超过70%。 能否换一个思路？诺贝尔物理学奖得主卡罗·卢比亚曾说，钍资源可以保证中国2万年的电力需求。我国的钍资源储量居世界前列，钍-232吸收中子后经过两次β衰变生成铀-233，核裂变释放出大量能量，并产生新的中子，构成一个可持续的“钍—铀燃料循环”。这种循环的最大优势在于，能让我国储量丰富但“不活跃”的钍，高效转化为可用的核燃料，且产生的核废料更少。熔盐堆输出温度为650℃—700℃，热电转换效率高达40%—60%。 这一技术不仅可以发电，更有望与太阳能、风能、高温熔盐储能、高温制氢、煤气油化工等产业深度融合，构建多能互补低碳复合能源系统。 因此，钍基熔盐堆成为具有中国特色的选择。目前，熔盐堆整体国产化率超过90%，关键核心设备100%国产化，供应链自主可控，已基本形成钍基熔盐堆技术产业链的雏形。 “兵马未动，粮草先行。材料就是‘粮草’。”材料研究部主任黄鹤飞表示，镍基合金与核石墨作为熔盐堆关键材料，其性能直接决定反应堆安全与寿命。立项时，此类材料在国际上仅少数企业能生产，国内几近空白。团队通过与中国科学院金属所、山西煤化所以及国内制造企业协同攻关，最终实现高温镍基合金GH3535及超细孔径核石墨的国产化开发，构建起自主可控供应链。 熔盐堆的很多设备需要焊接，焊缝的质量决定了熔盐堆的可靠性和服役寿命。“过去只有美国能生产的高温镍基合金焊丝，如今也已实现国产化。”熔盐机械工程技术部主任李志军说。 材料长时间暴露于空气中，即使有一个微小的应力，也会导致材料变形。记者之前在上海应物所嘉定园区采访时，看到一个实验记录——截至2025年10月22日已对熔盐堆材料的某一力学指标连续监测了56011个小时，相当于6年多。“我们已累积拥有全世界最长时间的熔盐堆材料力学性能数据，这才有底气做各种设计上的创新。”黄鹤飞说。 为国家需求一次次“转身” 上海应物所所长戴志敏至今清楚记得，第一次听到熔盐堆项目的日子。时任所长徐洪杰找他谈话，这是一个全新领域，可能一做就是几十年。戴志敏当场表示愿意加入。 那天正是2009年5月6日，上海光源首批线站向用户开放的日子。这一决定于两人而言都不容易。 这是徐洪杰的第二次“转身”。1995年筹建上海光源，他从熟悉的原子物理领域转向同步辐射光源，带领团队建成国际领先的上海光源。 上海光源从破土动工到出光仅用3年差6小时，这一世界纪录正是戴志敏团队创造的。这一次，他同样面临“转身”。这位说话时始终面带微笑的科学家，几乎每年从上海往返熔盐堆几十趟。 受命于国家需求之际，将个人研究轨迹与其紧密相连，于他们而言是再自然不过的选择。在他们的身后，是从零起步的全球最大钍基熔盐堆研发队伍。 还有一段往事值得一提——我国的核电起源于“728”工程，上海应物所的前身上海原子核所是“728”工程的主要建设单位。鲜为人知的是，该工程首个目标正是熔盐堆，1971年建成熔盐（冷态）零功率堆研究装置后，囿于当时的科技水平被搁置。 跨越50载的梦想，正在延续。 攻克卡住外国的极端难题 科技创新从来都需要勇气和魄力。 徐洪杰牵头规划了熔盐堆的“三步走”路线图，2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆只是第一步，下一步是建成30兆瓦研究堆，再建成百兆瓦示范堆，实现高效发电。 受日本福岛核泄漏事故的影响，实验堆选址几经周折。2017年11月，钍基熔盐实验堆选址我国核科学研究“发源地”之一的甘肃，未来可因地制宜与太阳能、风能、煤气油化工等产业深度融合，为我国能源安全提供全新解决方案。 钍铀燃料转换需在高温环境中持续进行，而熔盐在高温下腐蚀性极强，这是一道世界性难题。科研团队经过一次次努力，掌握了熔盐去杂质等腐蚀控制技术。 燃料“胶囊”经过十几米长的管道被投放到熔盐堆液面之下，精度要求控制在1毫米。“我们已加注、取样160多个胶囊，至今零失误。这是我们年轻人成百上千次训练的结果。美国橡树岭当年经常卡在这一环节，每次都不得不停堆。”李晴暖说。 同样地，作为熔盐堆的“神经中枢”，仪控系统从调试起5年来没发生过任何故障。一次，一台设备不得不在室外过夜，但其温度要求不得低于0℃。当晚，除了对设备加热保温，仪控工程技术部科研人员在附近简陋工棚中待了一晚上，一直关注着该设备的“冷暖”。 当往返上海和甘肃的“候鸟式”生活成为常态，上海应物所人没有抱怨。仅2023年驻场超过100天的就有100余人，超过200天的20余人，最长达294天。去年6月动车通到武威，交通便捷了许多。而之前，凌晨四五点从上海家中醒来，最快也要傍晚才能辗转抵达当地。 上海应物所人不会忘记，在实验堆建设的关键时刻，熔盐管道突发冻堵，大家一同坚守在45℃的现场，众志成城解决了问题。 上海应物所人不会忘记，今年1月8日徐洪杰最后一次来实验堆现场，70岁的他在上海每周都要开会推动钍基熔盐堆的发展，声音洪亮连续讲两三个小时，最后一次开会是9月12日，也就是他骤然离世的前两天。 事业虽未竟，但戈壁滩上已种下一颗核能的“种子”，来日必长成郁郁葱葱的“参天大树”。

【新华社】发布数据量世界第一！郭守敬望远镜用光谱解码宇宙

图为郭守敬望远镜。新华社记者 金立旺 摄 当青海冷湖的AIMS望远镜凝视太阳磁场，当贵州深山的“中国天眼”FAST聆听脉冲星律动，在燕山腹地的中国科学院国家天文台河北兴隆观测站，以我国元朝时的天文学家郭守敬命名的观天利器，也在以不同方式探望苍穹。 这台大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，是我国首个天文领域大科学装置，由中国科学院国家天文台负责管理。截至2025年10月累计发布光谱数达到2807万条、恒星参数1159万组，数据量稳居世界第一。 关键技术国产化 人类对星空的记录始于肉眼观测。古代天文学家编制星表，如同为星空“编制户口”；伽利略首次将望远镜指向天空，开启了天体“形态学”研究；而郭守敬望远镜的突破，则标志着天文学研究进入更加精细的时代。 “光谱如同天体的‘DNA’，如果说以往的天文望远镜是为天体‘拍照片’，那么郭守敬望远镜就是在为它们‘测基因’。”中国科学院国家天文台研究员、郭守敬望远镜运行和发展中心主任罗阿理介绍说，通过分析观测到的光谱数据，科学家能够解读恒星的温度、化学成分、运动状态乃至年龄，从而重构银河系的形成与演化历史。 实现这一科学突破的背后，是一条关键技术国产化的攻坚之路。 作为望远镜的核心部件，特种宽谱光纤曾长期被国外垄断。郭守敬望远镜焦面配备了4000个光纤定位单元，对应4000束天文特种宽谱光纤，这些光纤从焦面连接至光谱仪，使望远镜可同时获取4000个不同天体的数据，是实现大规模光谱巡天、完成光信号传输的关键。 为探索宇宙贡献中国力量 过去一年间，依托郭守敬望远镜数据共发表论文417篇，其中《科学》封面文章1篇、《自然》子刊9篇、《科学》子刊1篇，再创历史新高。 同时，郭守敬望远镜观测到的数据已被全球共计300个单位的1800多名用户利用并开展科学研究，下载数据量约170TB，数据发布网站查询373万次。 从银河系的形成与演化，到致密天体及系外行星等前瞻科学领域，郭守敬望远镜提供的海量数据正在拓展人类对宇宙的认知，成为解开谜题的关键钥匙。 “郭守敬望远镜正处于科学高产期，持续为人类探索宇宙贡献中国力量。”罗阿理说。 构建认识宇宙的完整拼图 探秘宇宙，从来都是人类智慧最壮丽的远征。 一批观天利器相继建成并取得突破，使中国在天文观测领域形成了从光学到射电、从恒星到行星、从时域到谱段的立体观测网络。 这种多波段的协同观测，正共同构建起认识宇宙的完整拼图。正如一位青年科研人员所说：“当我们在燕山深处记录下光谱数据时，仿佛听到了那些先行者的脚步声。” 展望未来，郭守敬望远镜团队正持续推进技术升级，多项关键技术已实现从“追赶”到“突破”的跨越，实现国产化研制。以郭守敬望远镜作为中试平台，团队与长飞光纤光缆股份有限公司联合研发出适合光学望远镜使用的国产天文特种宽谱光纤，目前已完成实验室测试和望远镜现场初步测试。 罗阿理表示，郭守敬望远镜的技术突破并非局限于天文领域，更具有深远的战略意义。它不仅验证了中国在主动光学系统、光纤定位控制系统等领域的自主研发能力，还带动了国内高精度光学元件、精密机械制造、自主软件算法等相关产业链的发展，为后续研制更大口径、更高性能的天文望远镜积累了宝贵经验。

全链条机器人育种家“小海”发布

11月2日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所等联合研制的全链条机器人育种家“小海” 发布。作为面向育种全流程的自动化、智能化作业系统，“小海”为应对种业挑战提供了新的技术路径与解决方案。 机器人育种家“小海”覆盖种质创制-种质鉴定-种质稳定三个育种关键环节，是“海霸设施”大科学装置关键技术试验示范和概念验证的微缩版。该系统通过跨学科技术集成，取得了三方面的进展：一是利用载能离子诱变育种技术进行AI赋能，开辟非基因编辑的高效发掘基因资源新路径，将具有潜在育种价值基因型的挖掘与筛选效率提升一个数量级；二是具备精准可控的逆境鉴定能力，构建了动态多逆境协同表型鉴定系统，可精准模拟并控制关键环境参数，重现多种极端胁迫场景，实现了对作物抗逆性状的定量化、高通量鉴定；三是压缩育种周期，通过集成智能环境控制与光温周期优化技术，构建出多作物智能加代体系，可实现主要农作物一年多代连续繁育。 同期，面向产业应用的“海霸设施”小麦快速育种商业化服务平台也正式投入使用。 全链条机器人育种家“小海”

科学家破解小麦“三胞胎”之谜

穗粒数是决定小麦产量的关键因素。普通小麦一朵小花只有一个雌蕊，成熟后仅产生一粒种子。然而，一种独特的小麦种质资源——三雌蕊小麦（tri-pistil wheat），其每朵小花包含三个雌蕊，最终形成背靠背且紧密排列的三粒种子，呈现出“一花三胎”的独特显性突变表型。长期以来，解析这一独特的性状背后的遗传密码一直是众多研究者的目标。 近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所等揭示了三雌蕊小麦形成的遗传基础。团队通过遗传学、基因组学和分子生物学等方法，分离了三雌蕊小麦的关键控制基因TaWUS-D1。研究发现TaWUS-D1上游的结构变异可能通过降低其启动子区域的DNA甲基化水平，进而激活TaWUS-D1在小花发育期的特异表达，而非基因本身的序列变异所致。这项研究不仅解开了长期存在的遗传谜题，也为未来培育高产小麦提供了理论基础和宝贵的基因资源。 团队利用图位克隆技术，将控制三雌蕊性状的基因（TP）定位在中国春小麦参考基因组（V2.1）2D染色体上约522.84kb的区段内。通过对三雌蕊小麦进行EMS突变，团队从约4万个M2代植株中获得了三个恢复为单雌蕊的突变体。测序分析发现，这三个突变体的突变都发生在同一个基因——TaWUS-D1上。为了进一步验证，团队利用CRISPR-Cas9基因编辑技术在三雌蕊小麦中敲除TaWUS-D1基因，得到的转基因植株也全部恢复为单雌蕊，证明TaWUS-D1是控制三雌蕊性状形成的基因。 与普通小麦（中国春）相比，三雌蕊小麦中TaWUS-D1的编码区和启动子序列均未发生变异。三代全基因组测序结果显示，在TaWUS-D1上游约21.73kb处，存在一个巨大的染色体结构变异。进一步的研究发现，该结构变异显著降低了TaWUS-D1基因启动子区域的甲基化水平，特别是CHG类型的甲基化水平，从而导致TaWUS-D1在小花发育过程中被激活并高水平表达，最终诱发额外的两个雌蕊原基的形成。 田间试验表明，与近等基因系（NIL-NTP）相比，三雌蕊小麦NIL-TP的单穗粒数提升超过40%，由于粒重的降低，单株产量并未增加。如果将TaWUS-D1这个“一花三胎”基因导入到具有更强“源”能力的优良小麦品种中，有望实现小麦产量的提升。 相关成果在线发表在《植物通讯》（Plant Communications）上。研究工作得到国家自然科学基金的支持。 三雌蕊小麦的表型及TaWUS-D1的图位克隆与功能验证

玉米南方锈病跨境传播与毒性演化研究取得进展

玉米南方锈病是专性活体寄生真菌——多堆柄锈菌（Puccinia polysora） 引发的远距离气传性病害。由于缺乏系统的地理分布数据及种群遗传数据，该病原菌的迁移路径、毒性演化机制及传播来源尚不明晰。 近期，中国科学院微生物研究所研究团队，联合泰国、菲律宾、乌兹别克斯坦等国家的科研机构，揭示了多堆柄锈菌在中国及东南亚地区的遗传多样性特征、毒性演化机制及区域传播规律，为玉米锈病防控提供了科学支撑。 研究团队采用“田间转录组”测序技术，并基于P. polysora高质量参考基因组和玉米B73参考基因组，在田间转录组数据中同时解析了病原菌的遗传变异与寄主的抗性反应，为大规模跨境病害监测提供了新的技术方案。团队通过整合基因流分析与气流轨迹模拟，揭示了寄主选择在本地谱系形成中的关键作用，并指出了中国北方病害流行主要受国内菌源影响，而非持续的境外输入。团队进一步聚焦病原菌关键毒性因子，发现约18%的效应子具有谱系特异性，其中AvrRppC具有最强正选择信号，并演化出17种不同等位基因型。同时，研究显示，菲律宾吕宋岛发现的高分化谱系PH1携带全新AvrRppC等位基因型，可克服抗性品种RppC的抗性，对邻近地区构成潜在的输入威胁。 这一研究回溯了P. polysora的全球入侵历史，为学界理解P. polysora全球传播历史提供了更完整的视角。 相关研究成果发表在《分子植物病理学》（Molecular Plant Pathology）上。研究工作得到“一带一路”国际科学组织联盟（ANSO）联合研究合作专项、中国科学院战略生物资源计划等的支持。 论文链接 多堆柄锈菌全球传播历史、谱系分化及AvrRppC毒性变异

神舟二十一号载人飞船成功发射 空间应用系统上行六项科学实验

10月31日23时44分，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。由中国科学院牵头负责的空间应用系统本次共上行6项科学实验，实验样品及装置总重量63.2kg。来自中国科学院的载荷专家张洪章将充分发挥其专业优势，在轨开展“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”。此外，空间应用系统还将开展3项生命科学领域研究，包括“空间动物品系筛选与饲养关键技术验证”“空间环境下遗传密码起源与手性的关系”等；2项流体科学领域研究，包括“微重力环境下活性胶体的结构与动力学研究”等。 10月31日晚，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。新华社记者 李志鹏 摄 锂离子电池具有自身重量轻、寿命长的优势，是执行太空任务的重要供电来源。深入研究锂离子电池在太空环境下的性能演化规律，有望为后续太空任务中锂离子电池研制和高可靠应用提供重要理论支撑。由中国科学院大连化学物理研究所和中国航天员科研训练中心研制的“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目，将在充分发挥载荷专家专业优势的基础上进行。实验过程中，载荷专家将基于自主科学判断，精细调节光学仪器，开展微重力环境下的锂离子电池原位光学观测实验，全程获取锂枝晶生长全流程影像。该项目将实践“现场决策、快速响应”的空间实验新模式。载荷专家的主观能动性将是本项目获取新现象、新发现、新成果的重要保障。 小鼠是生命科学研究中重要的哺乳类模式动物。因其与人类基因同源性高、体型小、繁殖周期短，已成为开展生命体空间生理、病理及生长发育和繁衍研究的理想模型。相关研究对于人类未来长期太空生存和繁衍具有重要意义，也将为促进地球人类健康提供宝贵的科学依据。由中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院动物研究所负责的“空间动物品系筛选与饲养关键技术验证”项目首次将哺乳动物小鼠送入中国空间站，旨在建立空间小型哺乳动物饲养和研究技术体系。项目将通过多维度视频图像监测小鼠空间行为，研究失重、密闭等空间条件对小鼠行为的影响，并初步探究小鼠在空间环境的应激响应和适应性变化规律。本项目共上行4只小鼠（雌性、雄性各2只），在轨饲养约5天，随后随神舟二十号载人飞船返回后，深入开展后续科学研究。 从DNA的双螺旋结构到药物分子的治疗效果，“手性”主导着生命活动的方方面面。手性是一种分子层面的不对称构型属性。经过数十亿年的演化，地球上的生命都选择了以左旋氨基酸和右旋核苷来构建蛋白质和RNA，重力对于手性选择性影响机制尚不明确。由宁波大学、中国科学院上海技术物理研究所、浙江工商大学共同承担的“空间环境下遗传密码起源与手性的关系”项目采用左旋/右旋氨基酸、右旋核苷和高能磷酸盐体系构建实验模型。在空间微重力环境下，该项目将开展左旋/右旋氨基酸在核苷介导下的竞争成肽反应，探究微重力对于手性生命分子选择的调控机制。 活性胶体具有自我驱动的特性，是研究复杂系统自组织和群体行为的重要微观实验模型。由上海交通大学牵头的“微重力环境下活性胶体的结构与动力学研究”项目，将在微重力条件下系统观测活性胶体粒子的个体运动与集体演化过程，旨在揭示活性胶体的集群结构与动力学行为规律，阐明活性胶体粒子的驱动机制、相互作用与自组织原理。研究成果有望为胶体微纳机器人三维集群操控提供可行的技术方案。

科学家找到5.5亿年前“生态革命”关键证据

动物对沉积物的三维扰动，改变了远古海洋的生态格局，为“寒武纪生命大爆发”铺平了道路。近日，中国科学院南京地质古生物研究所团队，在三峡地区发现了一组保存完好的三维潜穴化石，将动物复杂行为的起源追溯到了5.5亿年前的埃迪卡拉纪。该发现改变了学界对早期生命演化的认识。 此前，学界普遍认为埃迪卡拉纪的生物，大多是在海底表面留下简单的爬痕或浅层水平潜穴。直到寒武纪，生物才逐渐发展出垂直或斜向挖掘沉积物的能力，形成复杂的三维潜穴系统。然而，研究团队在属于埃迪卡拉纪的三峡地区“石板滩生物群”遗迹中发现，化石具有类型多样的三维复杂潜穴系统遗迹，包括锯形迹、多山迹与蝌蚪状潜穴等类型。与更早期仅停留在沉积物表面的简单爬迹不同，三维潜穴是动物行为复杂化的重要标志，这些化石首次展现出动物向沉积物内部“纵向探索”的能力。这些精心构造的地下通道网络，表明它们不再是海底的“表面过客”，而是可进行有计划的、主动的沉积物探测，是能够主动挖掘、构建三维栖居空间的生态系统“工程师”。 在埃迪卡拉纪，海底普遍覆盖着一层坚韧的“微生物席”，这层生物膜为当时固着或简单移动的大多数生物提供了稳定的栖息地。这些早期动物的挖掘行为，在当时的海洋生态系统中引发了一系列连锁反应。这些“工程师”的活动破坏了“微生物席”的稳定性，动摇了旧有生态系统的根基。研究显示，在石板滩地层中，潜穴化石的丰度与典型的埃迪卡拉纪宏体化石的丰度呈负相关。在潜穴密集的层位，原有的埃迪卡拉纪生物变得稀少。这表明，这些“工程师”可能通过竞争空间、资源或间接破坏微生物垫基底，局部排挤了适应旧生态系统的生物群落。 上述行为革新促进了元素循环的变革。尽管埃迪卡拉纪仍处于低氧条件下，这些扰动还难以大规模氧化深层沉积物，但“工程师”的活动无疑增强了沉积物的物理混合，影响了磷、碳、硫等关键元素的生物地球化学循环。这些具有两侧对称身体构型的动物所驱动的行为革命，架起了一座桥梁，连接了埃迪卡拉纪相对静态的“微生物席垫”世界，和寒武纪开始出现的、动物与沉积物剧烈相互作用的“混合基底”世界。寒武纪生命大爆发的序幕，在5.5亿年前已然拉开。 从平面到立体，从稳定到动态。石板滩生物群记录了动物从在海底表面简单“漫步”，到主动向地下三维空间“开拓”的根本性转变。该研究将复杂三维洞穴系统的出现时间，明确提前到了埃迪卡拉纪晚期，揭示了动物自身行为方式的革新是驱动地球环境和生命演化的强大力量。正是这些古老“工程师”们看似微小的挖掘行为，在漫长的时间尺度上，最终撬动了整个星球的生态格局。 相关研究成果发表在《科学进展》（Science Advances）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 石板滩生物群中的Treptichnus遗迹化石 石板滩生物群的遗迹化石复原图

研究人员实现“人造太阳”关键核心材料制备

可控核聚变装置被誉为“人造太阳”，是人类探索未来清洁能源的重要方向。第二代高温超导带材被视为可控核聚变中“超级磁体”的核心材料，其技术突破决定能否制造出约束上亿度等离子体的超强磁场。金属基带作为缓冲层和超导层生长的衬底，其作用如同盖房时打下的地基——缓冲层和超导材料需要一层一层地“生长”在这一基带上，为超导带材提供了必要的机械强度和变形能力，更是整个超导结构得以稳定成型的基础。 近日，中国科学院金属研究所研究员戎利建团队，利用自主研发的纯净化制备技术，实现了高纯净吨级哈氏合金的工业化生产。这标志着我国在高温超导带材用关键材料国产化制备方面实现重要突破，将为二代高温超导材料的全国产化生产和应用提供重要保障。 经科研攻关，材料的纯净度各项指标均达到进口材料水平。高纯净材料可确保合金具有优异的冷热加工性能和基带的表面质量。 研究团队突破了合金的锻造、轧制、热处理、相析出调控、光亮表面质量控制等关键技术，攻克了制约国产化基带应用的技术难题，实现了长度达2000m、厚度0.046mm、宽度12mm的第二代高温超导带材高温超导用哈氏合金基带的批量化制备。基带表面粗糙度小于20nm，液氮温度下抗拉强度大于1900MPa，经900℃加热5min后室温抗拉强度大于1200MPa，表现出优异的热稳定性和力学性能。 目前，由金属所批量化制备的金属基带已在相关企业开展验证工作，并完成近千米高温超导带材的规模化制备。金属所已与相关企业达成20吨金属基带供货的框架合作协议，双方将继续深化合作，进一步优化制备工艺。 千米级基带

嫦娥样品分析揭示月球正背面太阳风长期辐照不对称性

地球磁层对月球近侧与远侧的太阳风通量具有调制效应，导致两侧太阳风通量呈不对称分布。这种长期存在的不对称性或进一步影响月表的空间风化过程。 近日，中国科学院地球化学研究所、国家空间科学中心，联合澳门科技大学、云南大学、吉林大学，通过测定嫦娥五号（CE-5）与嫦娥六号（CE-6）月壤颗粒的暴露年龄及太阳风损伤非晶环带厚度，获得所测样品的环带增长速率，并与阿波罗11号、阿波罗16号和阿波罗17号样品的测量结果进行对比研究。 结果显示，来自月球远侧中纬度区域的CE-6月壤颗粒，其环带增长速率相对于来自月球近侧低纬度区域的阿波罗样品测得的结果明显更高。该趋势与模拟所得的月表太阳风通量分布一致，支持“地球磁层能够有效屏蔽月球近侧的太阳风辐照，从而造成近侧和远侧之间的辐照不对称”的观点。但是，来自月球近侧中纬度区域的CE-5样品表现出异常高的环带增长速率，其原因尚不明确。该研究发现的长期太阳风通量局地差异性，为探究月面不同区域太空风化过程提供了新视角。 研究进一步对CE-5与CE-6返回的月壤样品开展微区分析。实验选取15颗具有清晰月表暴露特征的长石颗粒，通过扫描电镜-聚焦离子束切片-透射电镜分析，获得各颗粒太阳风损伤形成的非晶环带厚度、太阳高能粒子辐射径迹密度。基于辐射径迹密度数据，研究估算出各颗粒的暴露年龄，并结合非晶环带厚度算出太阳风损伤非晶环带的增长速率。研究将测量结果与已发表的阿波罗11号、阿波罗16号和阿波罗17号样品的测量数据进行比较。 结果显示，月球近侧中纬度区域采集的CE-5样品具有最高的环带增长速率，其值为55.96 ± 10.82 nm/Myr；其次为月球远侧中纬度区域的CE-6样品，其环带增长速率为33.21 ± 6.16 nm/Myr。相比之下，阿波罗11号、阿波罗16号和阿波罗17号样品的环带增长速率分别为25.10 ± 1.76 nm/Myr、23.52 ± 5.36 nm/Myr和25.40 ± 2.32 nm/Myr。为探讨环带增长速率与太阳风辐照之间的关系，研究结合月表太阳风通量的数值模拟结果进行综合分析。 分析表明，相较于阿波罗采样区域，CE-6采样区域的太阳风通量更高。这与研究中CE-6样品损伤环带增长速率高于阿波罗样品的测量结果一致。这表明，地球磁层能够屏蔽月球近侧部分的太阳风辐照，造成月球正背面太阳风辐照不对称性，影响月壤的空间风化过程。同时，研究发现，CE-5样品表现出异常高的环带增长速率，意味着月壤损伤程度受到太阳风辐照强度的控制，还可能受到其他复杂因素的影响，如颗粒孔隙度、地形坡度和坡向等。目前，CE-5样品环带增长速率异常的具体原因需要进一步研究。 相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家自然科学基金和澳门科学技术发展基金的支持。 论文链接 典型受测颗粒的微观特征 嫦娥五号、嫦娥六号、阿波罗11号、阿波罗16号和阿波罗17号月球样品颗粒中太阳风损伤非晶环带厚度与暴露年龄的比较 月球表面太阳风通量的分布情况，以及太阳风损伤形成的非晶环带增长速率与太阳风通量之间的关联

研究揭示寒武纪大爆发的“起搏器”

寒武纪大爆发使几乎所有现生动物门类快速在地球出现，是地球生命演化史上关键的里程碑事件之一。已有古生物和地球化学证据表明，动物在寒武纪早期爆发过程中，呈现出“脉冲式”演化模式，并伴随海水无机碳和硫酸盐硫同位素的同步波动，这或与大气、浅海的周期性“增氧”直接相关。然而，学界对调控这一时期脉冲式增氧的驱动机制尚不明晰。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所研究团队等，通过频谱分析和地球系统箱式模型模拟，揭示了地球长时间尺度的轨道变化或是这一脉冲式增氧过程的幕后推手。 此前，有研究利用俄罗斯西伯利亚寒武纪早期连续的碳酸盐岩地层剖面获得的样品，揭示寒武纪早期，海洋动物多样性在约200万年至300万年的时间尺度上呈现周期性变化，这与海水碳、硫同位素的同步漂移在时间上高度吻合。科研人员认为，全球有机碳和黄铁矿埋藏周期性变化，导致大气和浅海氧含量周期性波动，进而影响海洋动物早期演化模式。科研人员进一步提出，这些百万年尺度的地球表层环境变化，或由长周期的地球轨道变化所驱动。轨道变化通过改变地球不同纬度接收太阳辐射的分布差异，使气候周期性波动。这一周期性变化可能影响了大陆风化作用强度，以及磷等关键营养物质向海洋输送。营养物质的周期性输入，刺激海洋光合作用和有机碳埋藏，从而导致大气和海洋氧含量周期性增加。 为论证这一假说，该研究对已发表的寒武纪早期碳–硫同位素记录进行了频谱分析。结果显示，这一时期碳、硫同位素记录中存在1.2百万年、2.6百万年及4.5百万年的长周期变化，与长周期轨道变化周期一致。随后，研究团队在最新的深时地球系统箱式模型（SCION）中添加了气候轨道驱动因子，并对这一过程开展了数值模拟。模拟结果表明，轨道驱动的气候变化可复现海水碳–硫同位素的同步周期性变化，论证了这一假说的可行性。同时，模型敏感度实验表明，海洋中的低硫酸盐浓度，或放大了碳–硫–氧生物地球化学循环对轨道驱动营养物质输入的响应幅度，是寒武纪地球系统稳定性的重要短板。 这一研究对学界理解寒武纪生命大爆发节拍，和其他时期周期性的碳、硫、氧循环提供了新思路和新视角。 相关研究成果发表在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、江苏省、英国自然环境研究理事会的支持。 论文链接 SCION模型中新增的轨道驱动气候变化 SCION模型模拟结果