​国际空间站载人飞船受损,俄罗斯决定2月发射新飞船,接宇航员返回地球 | 环球科学要闻

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· 物理学 ·新证据表明惰性中微子可能不存在

核反应堆发射中微子数量的观测结果要比理论预测的少，这一异常现象困扰了物理学家多年。近日，发表在《自然》（Nature）上的一项研究显示，这种反常现象可能是因为理论物理学家高估了核反应堆的中微子产率。
此前有科学家认为，核反应堆产生的反电子中微子比理论预测少6%，是因为消失的这部分反中微子转化为了无法被探测到的、奇异的惰性中微子。但负责这项研究的物理学家用中微子探测器STEREO单独测量了来自铀235的反中微子产率，他们发现铀235的反中微子的总产率低于理论物理学家根据模型预测的产率。这一结果印证了此前一项实验结果：随着核反应的进行，铀235会被消耗，反中微子的赤字也在减少。这意味着，理论物理学家很可能高估了源自铀235的反中微子产率，导致了核反应堆反电子中微子的神秘消失。但这项结果也不能完全排除惰性中微子存在的可能，中微子物理学中仍存在许多异常现象，只是目前惰性中微子的假说对实验数据的拟合并不理想。

· 航空航天 ·
俄罗斯决定2月发射新飞船，接国际空间站宇航员回地球



俄罗斯宇航员借助机械臂在国际空间站检查泄漏的联盟号飞船MS-22 （右）。（图片来源：NASA TV）

2022年9月21日，俄罗斯联盟号飞船MS-22载着两位俄罗斯宇航员和一位美国宇航员进入太空执行为期半年的任务。但在12月14日，飞船的服务舱表面损坏导致散热器的冷却剂喷射而出，之后几个飞船的舱位温度上升并稳定在了30多摄氏度，宇航员被迫住进国际空间站。据Space.com消息，1月11日美国航空航天局（NASA）和俄罗斯联邦航天局（Roscosmos）宣布，俄罗斯联邦航天局将在2月向国际空间站发射新的联盟号飞船MS-23，将国际空间站的3位宇航员接回地球。
根据对MS-22飞船的热分析，冷却剂泄露导致联盟号失去了散热能力。在返回地球时，联盟号内部的温度可能升至40℃，湿度水平也会上升。在长达6小时以上的返程中，这种条件很不利于宇航员的健康。联盟号飞船MS-23是原定于2023年3月向国际空间站运送新的机组成员，目前调整为装载货物代替宇航员。原定的机组成员需要等待新的联盟号飞船MS-24建造完成。而受损的MS-22将用于装载耐高温的装置和科学实验成果返回地球。在这一过程中，空间站工程师将密切关注MS-22返回地球时的内部温度，以评估受损情况下飞船的热环境。

· 材料学 ·我国科学家构建出新型人工碳晶体
富勒烯、纳米碳管、石墨烯和石墨炔等新型碳材料的发现和发展，得到了广泛关注，并引发研究热潮。但常见的高温高压、电子束辐照等制备方法，通常会有产率较低、产物不纯等问题。根据光明日报消息，昨日发表在《自然》（Nature）的一篇文章中，我国科学家朱彦武研究团队通过对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入，在常压条件下构建了C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体，并实现了其克量级制备。
朱彦武团队创造性地使用氮化锂对富勒烯C60分子晶体进行电荷注入，并在温和温度下进行热处理，最终得到大量的C60聚合物晶体以及长程有序多孔碳晶体。研究人员通过基于机器学习和神经网络势函数的结构搜索结果进一步表明，长程有序多孔碳基晶体代表了一大类从富勒烯分子晶体到石墨类碳晶体转变过程中的亚稳态晶体结构。这种长程有序多孔碳晶体，微观上具有多孔特征但完整保留了晶体的宏观周期性，是一类新的人工碳晶体，未来可能在能量存储、离子筛分、负载催化等领域具有潜在应用。电荷注入技术也为构建这类碳基晶体材料提供了一种搭积木式的制备技术，有望成为在原子级精度上调控晶体结构的新手段。

· 环境科学 ·
臭氧层空洞有望在数十年内恢复
臭氧层具有防止地球生物遭受过度紫外线伤害等重要作用，南极洲上方不断扩大的臭氧层空洞一直是全世界十分关心的环境问题。经过多年的努力，联合国发布的最新臭氧层消耗报告表示，臭氧层或在数十年内恢复到1980年的水平。
自1985年科学家宣布发现南极上空臭氧层空洞后，于1987年开始的由全球众多国家参与的《蒙特利尔议定书》（Montreal Protocal）旨在通过消除或限制以氟利昂为主的近百种消耗臭氧层物质（ozone-depleting substances, ODS）来保护臭氧层。而臭氧层空洞从2000年就已经开始逐步缩小。联合国最新报告预测，如果继续维持现有政策和措施，全球臭氧层平均水平会在2040年恢复到1980年的水平，南极上空的臭氧层会在2066年恢复到1980年的水平，北极则是2045年。然而报告中同时也警示，现今获得较高关注度的“太阳地球工程”（solar geoengineering）提案——试图在平流层注入气溶胶来减少到达地球的太阳光，从而降低地表温度缓解全球变暖——可能会对已修复的臭氧层重新造成巨大破坏。

· 生态学 ·

物种灭绝对马达加斯加生物多样性的威胁或长达数百万年



马达加斯加的日落。马岛上经典的日落场景，这里是几种猴面包树的家园。（图片来源：Association Vahatra）

马达加斯加生活着许多独一无二的动物，包括环尾狐猴、马达加斯加长尾灵猫，还有世界上最小的变色龙，其中很多都因为人类影响濒临灭绝。演化和来自其他地区的新物种或能最终补偿这些动物的灭绝，但这个过程需要很长的时间。近日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）的一项研究指出，如果濒危动物灭绝，马达加斯加的生物多样性可能需要几百万年的时间才能恢复到人类抵达前的水平。
研究者收集了包含249种现生哺乳动物和最近灭绝的哺乳动物的完整数据集，包括人类首次抵达该岛不久后消失的物种。通过将这些数据与物种演化历史以及它们随时间的地理分布的统计模型相结合，作者发现，如果当前的威胁不加缓解，马达加斯加将需要300万年才能恢复自人类抵达以来消失的物种。此外，如果当前的濒危物种也发生灭绝，马达加斯加将需要超过2000万年的时间才能恢复。作者还发现，马达加斯加濒临灭绝的哺乳动物物种数量在过去10年里大幅增加，从2010年的56种增加到2021年的128种。作者警告，如果不及时采取保育行动，马达加斯加生物多样性所受到的影响可能会长达几百万年。

· 月球探测 ·
发现月表不断累积的三价铁

嫦娥五号凝结玻璃中微陨石撞击致纳米零价铁和三价铁的成因示意图（图片来源：广州地球化学研究所）

铁元素是能够记录太阳系氧化还原状态的关键元素之一。此前，科学家研究阿波罗任务返回的月球样品发现，其中的铁元素主要以零价和二价的状态存在，仅含有极少量氧化性的三价铁，因而推测月球表面和内部均呈极度还原的状态。
近日，中国科学院广州地球化学研究所的研究团队利用嫦娥五号样品，深入研究了月壤中由微陨石撞击作用形成的凝结玻璃，发现其中含有大量由歧化反应产生的三价铁。这一歧化反应可能发生在微陨石撞击形成的高温高压阶段，也可能发生在冲击熔融冷却阶段。但这并不意味着月表环境是氧化的，这是由于本研究发现产生三价铁的歧化反应并不产生额外的氧，也不会消耗体系中的电子，仅将电子进行了重新分配。这一反应过程的发现对于探讨无大气天体表面环境铁元素的价态演化具有重要意义。相关研究发表于《自然·天文学》（Nature Astronomy）。（广州地球化学研究所）

撰文：马东源、不周、二七

编辑：不周、二七