動態(tài)

物質(zhì)轉(zhuǎn)移通道決定球狀星團(tuán)多星族形成與演化

球狀星團(tuán)是由成千上萬甚至數(shù)十萬顆恒星組成，外貌呈球形的恒星集體。近期，中國科研團(tuán)隊針對球狀星團(tuán)中元素豐度異常現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了小質(zhì)量雙星的穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)移的形成機(jī)制。這一成果發(fā)表在4月出版的最新一期國際期刊《皇家天文學(xué)會月刊》上。

球狀星團(tuán)中元素豐度異常現(xiàn)象也被稱為“多星族現(xiàn)象”。一般認(rèn)為球狀星團(tuán)是單星族的理想模型，也就是說同一星團(tuán)里所有恒星的表面豐度是一致的。球狀星團(tuán)元素豐度異常現(xiàn)象是指在同一個星團(tuán)中，不同恒星的表面如碳、氮、氧、鈉等輕元素豐度并不一致，呈現(xiàn)著不同程度的彌散，甚至是反相關(guān)的現(xiàn)象，如鈉—氧反相關(guān)，碳—氮反相關(guān)等。這些觀測現(xiàn)象與人們對球狀星團(tuán)的傳統(tǒng)認(rèn)知相違背。近年來，學(xué)界已經(jīng)提出多種模型試圖解釋這一有趣的現(xiàn)象，但對于元素豐度異常的起源仍然沒有定論。

球狀星團(tuán)由成千上萬甚至數(shù)十萬顆恒星組成

中國科研團(tuán)隊運(yùn)用恒星演化程序，在考慮了星風(fēng)、對流、磁滯等情況下，進(jìn)行了大量的雙星演化模型計算。雙星中大質(zhì)量星的初始質(zhì)量為0.9～1.9個太陽質(zhì)量，他們研究發(fā)現(xiàn)小質(zhì)量雙星系統(tǒng)在經(jīng)歷穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)移后，吸積物質(zhì)的子星表面會表現(xiàn)出不同程度的豐度異常，如鈉豐度增加和氧豐度降低等，并且與球狀星團(tuán)觀測的豐度異常基本符合。

這一結(jié)果表明，小質(zhì)量雙星穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)移通道可以產(chǎn)生豐度異常恒星，能夠解釋球狀星團(tuán)中部分的多星族現(xiàn)象。這一研究成果，有助于人們進(jìn)一步了解球狀星團(tuán)的形成和演化。

科研人員在緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)苔類植物新類群

中國科研團(tuán)隊通過合作對緬甸克欽邦白堊紀(jì)中期琥珀苔植物進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)了苔類植物新類群。該項研究成果在4月18日發(fā)表于國際地學(xué)刊物《白堊紀(jì)研究》上。

近年來，白堊紀(jì)琥珀中的古生物研究取得積極進(jìn)展，但是對其中的苔類植物的了解和報道較少。近期，中國科學(xué)家對緬甸克欽邦白堊紀(jì)中期琥珀苔植物進(jìn)行深入研究并取得了系列成果。研究團(tuán)隊報道了一塊保存較為完整且具解剖構(gòu)造的耳葉苔科耳葉苔屬營養(yǎng)枝琥珀化石，并建立了深裂耳葉苔新種。

據(jù)了解，被命名為深裂耳葉苔的新類群主要特征為營養(yǎng)枝側(cè)葉背瓣長卵形或橢圓形，葉尖具細(xì)尖，附體大且明顯，腹葉兩深裂。耳葉苔屬現(xiàn)生種的營養(yǎng)枝均不具深裂的腹葉，僅少數(shù)現(xiàn)生種的繁殖枝具有深裂的雌苞腹葉。

科研人員稱，光萼苔目大多數(shù)種類為附生植物，包括光萼苔科、耳葉苔科等7個科。分子系統(tǒng)發(fā)育研究表明苔類植物光萼苔目在白堊紀(jì)陸地革命時期多樣化速率明顯提高，但化石證據(jù)非常少。

光萼苔目是新生代琥珀化石中最常見的苔類植物，但相比而言在白堊紀(jì)琥珀中的記錄很少，通常由小碎片組成，而不是完整的植物。迄今為止，緬甸白堊紀(jì)琥珀中僅報道有多囊苔科、扁萼苔科和耳葉苔科4屬6種等少數(shù)種類。當(dāng)前深裂耳葉苔的發(fā)現(xiàn)，代表緬甸白堊紀(jì)琥珀生物群耳葉苔科的化石種的新進(jìn)展，為進(jìn)一步研究光萼苔目耳葉苔科在白堊紀(jì)中期的輻射和多樣性演化積累了化石證據(jù)。

中國科學(xué)家提出新宇宙學(xué)模型

近日，中國科學(xué)家提出了一種新的宇宙學(xué)模型，該模型把驅(qū)動宇宙現(xiàn)今加速膨脹的物理機(jī)制和宇宙早期暴脹的物理機(jī)制統(tǒng)一描述為同一個標(biāo)量場，并用空間曲率為正的封閉空間解釋了普朗克衛(wèi)星在2018年報道的天文觀測結(jié)果。相關(guān)研究成果發(fā)表于最新一期的《物理評論D》上。

早在20世紀(jì)80年代末，諾貝爾物理學(xué)獎得主溫伯格就曾指出宇宙學(xué)常數(shù)問題是物理學(xué)面臨的最大危機(jī)。一方面是因為量子場論表明的所謂真空，即量子場的能量最低態(tài)的能量密度因零點能的存在而非常之大甚至趨于無窮大；另一方面是天文觀測表明，基于廣義相對論的宇宙模型無物質(zhì)的真空的能量密度（在廣義相對論中叫宇宙學(xué)常數(shù)）非常小，或許就是零。

到了20世紀(jì)90年代末，宇宙學(xué)常數(shù)問題發(fā)生了更加令人困惑的戲劇性變化。自1998年起，天文學(xué)和物理學(xué)界已確認(rèn)，宇宙的膨脹已經(jīng)從過去的減速膨脹進(jìn)入當(dāng)今的加速膨脹階段。科學(xué)家把這個同萬有引力相反的驅(qū)動力歸結(jié)于一個非常小的真空能量密度，也就是一個非零的宇宙學(xué)常數(shù)，并稱為暗能量。但暗能量到底是什么，一直得不到物理解釋。因此，暗能量的物理解釋成為宇宙學(xué)和粒子物理學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)。換句話說，宇宙學(xué)常數(shù)造成的幾何引力論和量子場論的概念沖突，已經(jīng)成為基礎(chǔ)物理學(xué)中的最大問題。

包括諾獎得主詹姆斯·皮布爾斯在內(nèi)，許多科學(xué)家利用一個具有負(fù)壓特性的標(biāo)量場來解釋暗能量，它常常被稱為“精質(zhì)”以區(qū)別于普通物質(zhì)和電磁場。但是，同物質(zhì)無耦合的精質(zhì)模型無法規(guī)避溫伯格的“no-go”定理。之后，人們又提出了耦合于物質(zhì)的所謂變色龍暗能量模型。非常遺憾，在提出變色龍機(jī)制數(shù)年后，其提出者又證明了變色龍“no-go”定理，并推論說變色龍模型不能解決宇宙的加速膨脹問題，即不能解決宇宙學(xué)常數(shù)問題。

中國研究人員提出了標(biāo)量場和物質(zhì)的作用勢的對稱性破缺模型，該模型指出了變色龍“no-go”定理推論的錯誤，同時也規(guī)避了溫伯格的“no-go”定理。變色龍“no-go”定理的提出者，以及后續(xù)的實驗物理學(xué)家認(rèn)為，要解釋宇宙的加速膨脹需要長程力。

該項研究的中國科學(xué)家則指出，是標(biāo)量場的負(fù)壓強(qiáng)而非其梯度力驅(qū)動宇宙的加速膨脹，所以依靠長程作用力驅(qū)動宇宙加速膨脹的觀念是不正確的，并證明無論是現(xiàn)今的宇宙加速膨脹和宇宙暴脹都可用一個標(biāo)量場描述。由于標(biāo)量場受到對稱性破缺的相互作用，所以標(biāo)量場的自作用勢在有效勢的極小值點的取值就扮演了宇宙學(xué)常數(shù)的角色。

此外，研究人員還利用2018年普朗克衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)中關(guān)于宇宙暴脹勢的凹形特征得出我們的宇宙是封閉的結(jié)論。在滿足宇宙學(xué)參數(shù)的約束下，得到了物質(zhì)誘導(dǎo)標(biāo)量場所產(chǎn)生的第五種力。第五種力的大小和作用范圍都是與環(huán)境的物質(zhì)密度密切相關(guān)的。

以當(dāng)下的宇宙物質(zhì)密度為例，這個作用強(qiáng)度比萬有引力大30多個量級，而作用力程在微米量級。由于力程甚短，所以很難在現(xiàn)有的天文觀測和實驗方案中觀測到，從而收斂到太陽系的觀測和廣義相對論一致的結(jié)果。但由于其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬有引力，只要科研人員巧妙設(shè)計實驗就有可能探測第五種力。

中國學(xué)者提氣候變化全球合作策略

國際學(xué)術(shù)期刊《自然—通訊》最新一期發(fā)表中國學(xué)者關(guān)于氣候變化的研究論文稱，如果世界各國無法完成其當(dāng)前的國家自主減排目標(biāo)(NDC)，那么到2100年，相比于實現(xiàn)氣溫上升控制在2度(攝氏度，下同)或1.5度的目標(biāo)，全球總損失可能約150萬億至792萬億美元。論文還提出能夠獲取更大收益的全球合作減排策略，有望帶來約127萬億至616萬億美元的經(jīng)濟(jì)效益。

研究論文通訊作者介紹說，應(yīng)對氣候變化需要全球各國集體行動和共同合作。2015年12月，聯(lián)合國氣候變化大會通過《巴黎協(xié)定》，明確到21世紀(jì)末將全球溫度上升控制在不超過工業(yè)化前2度的目標(biāo)，并將1.5度溫控目標(biāo)作為長期努力方向。雖然170余個締約方已提交各自NDC，但研究表明，現(xiàn)有NDC無法滿足2度和1.5度溫控目標(biāo)要求。在這種背景下，中國科研團(tuán)隊合作開展了氣候變化全球合作策略研究，希望能夠通過量化溫控目標(biāo)下各國行動方案對應(yīng)的潛在收益和成本，來提高各國應(yīng)對氣候變化的積極性，推動全球氣候治理進(jìn)程。

全球變暖加快冰川融化速度，格陵蘭島深受其害。

該全球合作策略是指世界各國或地區(qū)以實現(xiàn)2度或1.5度為共同目標(biāo)，合作實現(xiàn)全球社會福利最大化，同時各國或地區(qū)還有累積凈收益。研究團(tuán)隊在全球合作策略設(shè)計過程中，綜合考慮各國或地區(qū)的責(zé)任、能力和平等性，提出世界130多個國家或地區(qū)各自的溫室氣體減排路徑以及相對現(xiàn)有NDC的改進(jìn)策略，以實現(xiàn)將氣溫上升幅度限制在2度或1.5度以內(nèi)。

在完成溫室氣體減排過程中，世界各國都需要進(jìn)一步發(fā)展低碳技術(shù)或通過市場機(jī)制來實現(xiàn)更大力度減排。針對部分氣候敏感但經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)減排需要承擔(dān)較多的前期投資，全球合作策略希望全球達(dá)成共識開展全面合作，積極推進(jìn)低碳技術(shù)研發(fā)，呼吁發(fā)達(dá)國家對相對脆弱且欠發(fā)達(dá)地區(qū)積極提供低碳技術(shù)轉(zhuǎn)移或資金援助。

中國在全球合作策略中能做何貢獻(xiàn)？研究人員表示，作為全球一分子，中國一直以來都積極參與并推動全球氣候治理。中國將繼續(xù)發(fā)揮在全球氣候治理中的重要引領(lǐng)作用，加大低碳發(fā)展力度，以低碳發(fā)展為契機(jī)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和技術(shù)升級；大力推廣碳捕集、利用與封存(CCUS)及負(fù)排放技術(shù)應(yīng)用，推進(jìn)可再生能源、分布式能源和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。