動態(tài)

物質(zhì)轉(zhuǎn)移通道決定球狀星團多星族形成與演化

球狀星團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，中國科研團隊針對球狀星團中元素豐度異常現(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《皇家天文學會月刊》上。

球狀星團中元素豐度異常現(xiàn)象也被稱為“多星族現(xiàn)象”。一般認為球狀星團是單星族的理想模型，也就是說同一星團里所有恒星的表面豐度是一致的。球狀星團元素豐度異常現(xiàn)象是指在同一個星團中，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，甚至是反相關的現(xiàn)象，如鈉—氧反相關，碳—氮反相關等。這些觀測現(xiàn)象與人們對球狀星團的傳統(tǒng)認知相違背。近年來，學界已經(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。

中國科研團隊運用恒星演化程序，在考慮了星風、對流、磁滯等情況下，進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，能夠解釋球狀星團中部分的多星族現(xiàn)象。這一研究成果，有助于人們進一步了解球狀星團的形成和演化。

科研人員在緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)苔類植物新類群

中國科研團隊通過合作對緬甸克欽邦白堊紀中期琥珀苔植物進行深入研究，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)表于國際地學刊物《白堊紀研究》上。

近年來，白堊紀琥珀中的古生物研究取得積極進展，但是對其中的苔類植物的了解和報道較少。近期，中國科學家對緬甸克欽邦白堊紀中期琥珀苔植物進行深入研究并取得了系列成果。研究團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。當前深裂耳葉苔的發(fā)現(xiàn)，代表緬甸白堊紀琥珀生物群耳葉苔科的化石種的新進展，為進一步研究光萼苔目耳葉苔科在白堊紀中期的輻射和多樣性演化積累了化石證據(jù)。

中國科學家提出新宇宙學模型

近日，中國科學家提出了一種新的宇宙學模型，該模型把驅(qū)動宇宙現(xiàn)今加速膨脹的物理機制和宇宙早期暴脹的物理機制統(tǒng)一描述為同一個標量場，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。相關研究成果發(fā)表于最新一期的《物理評論D》上。

早在20世紀80年代末，諾貝爾物理學獎得主溫伯格就曾指出宇宙學常數(shù)問題是物理學面臨的最大危機。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常數(shù)）非常小，或許就是零。

到了20世紀90年代末，宇宙學常數(shù)問題發(fā)生了更加令人困惑的戲劇性變化。自1998年起，天文學和物理學界已確認，宇宙的膨脹已經(jīng)從過去的減速膨脹進入當今的加速膨脹階段。科學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和粒子物理學面臨的最大挑戰(zhàn)。換句話說，宇宙學常數(shù)造成的幾何引力論和量子場論的概念沖突，已經(jīng)成為基礎物理學中的最大問題。

包括諾獎得主詹姆斯·皮布爾斯在內(nèi)，許多科學家利用一個具有負壓特性的標量場來解釋暗能量，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，即不能解決宇宙學常數(shù)問題。

中國研究人員提出了標量場和物質(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)的實驗物理學家認為，要解釋宇宙的加速膨脹需要長程力。

該項研究的中國科學家則指出，是標量場的負壓強而非其梯度力驅(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量場描述。由于標量場受到對稱性破缺的相互作用，所以標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。在滿足宇宙學參數(shù)的約束下，得到了物質(zhì)誘導標量場所產(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)密度密切相關的。

以當下的宇宙物質(zhì)密度為例，這個作用強度比萬有引力大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。但由于其強度遠遠大于萬有引力，只要科研人員巧妙設計實驗就有可能探測第五種力。

中國學者提氣候變化全球合作策略

國際學術期刊《自然—通訊》最新一期發(fā)表中國學者關于氣候變化的研究論文稱，如果世界各國無法完成其當前的國家自主減排目標（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，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)濟效益。

研究論文通訊作者介紹說，應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世紀末將全球溫度上升控制在不超過工業(yè)化前2度的目標，并將1.5度溫控目標作為長期努力方向。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度溫控目標要求。在這種背景下，中國科研團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下各國行動方案對應的潛在收益和成本，來提高各國應對氣候變化的積極性，推動全球氣候治理進程。

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，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。研究團隊在全球合作策略設計過程中，綜合考慮各國或地區(qū)的責任、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，世界各國都需要進一步發(fā)展低碳技術或通過市場機制來實現(xiàn)更大力度減排。針對部分氣候敏感但經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)減排需要承擔較多的前期投資，全球合作策略希望全球達成共識開展全面合作，積極推進低碳技術研發(fā)，呼吁發(fā)達國家對相對脆弱且欠發(fā)達地區(qū)積極提供低碳技術轉(zhuǎn)移或資金援助。

中國在全球合作策略中能做何貢獻？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作用，加大低碳發(fā)展力度，以低碳發(fā)展為契機，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和技術升級；大力推廣碳捕集、利用與封存（CCUS）及負排放技術應用，推進可再生能源、分布式能源和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。