近期科研成果选编（第21期）

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　　1 研究发现西伯利亚火山岩省大量快速碳排放导致二叠纪末生物大灭绝
　　2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝是显生宙最惨烈的大灭绝事件，超过90%的海洋物种和70%的陆地物种灭绝。查明这次大灭绝发生的进程和原因一直是地球科学领域的热点问题。很多研究认为西伯利亚火山岩省的活动是导致这次大灭绝的原因，然而，引起地球环境和生态系统剧变的机制还存在着很大的争议。
　　北京大学地球与空间科学学院助理教授李明松联合美国新泽西州Montclair State University助理教授崔莹及挪威奥斯陆大学Wolfram M. Kürschner教授等人，对晚二叠世生物灭绝事件进行了系统的有机地球化学、天文年代学以及地球系统模型的研究，认为西伯利亚火山岩省快速释放大量的CO2导致了二叠纪末生物大灭绝。
　　二叠纪末大灭绝想象图。2.5亿年前致命的西伯利亚熔岩流入大海，史前生命的最后一瞥。绘图：H. Duan
　　本次研究的亮点是利用分子碳同位素数据和天文旋回约束的年代模型来进行地球系统模型的反演，计算出了晚二叠世至早三叠世大气CO2释放的速率及古气候和古环境的响应。通过与古海水温度和pH代用指标数据的对比，研究团队得出西伯利亚大火成岩省喷发时释放的大量CO2导致了高达15摄氏度的全球变暖以及1个单位的pH值降低，从而导致了90%的海洋物种及70%的陆地物种灭绝。这项研究认为，一旦环境变化超过临界阈值，可能导致不可逆转的大灭绝事件。这也为当今的气候变化提供了警示。
　　来源：
　　http://pkunews.pku.edu.cn/jxky/54fafa939c8645ff923b1eb50b4ae2a7.htm
　　2 系外行星的统计情况及其理论意义
　　行星系统是如何形成和演化的？这是天文学中最古老、最基本的问题之一，对它的探索本质上也是在追溯我们自身的起源。长久以来，人类所知的行星系统只有太阳系这个＂孤本＂，这极大限制了对该问题的研究。自1995年发现绕类太阳恒星的第一颗系外行星（获2019年诺贝尔物理学奖）以来，已知系外行星的数量呈爆发式增长，促进了该领域的飞速发展，并使之成为目前天文学最活跃的前沿方向之一。系外行星研究一个非常出人意料的结果是，已发现的行星系统大多与太阳系行星的性质和轨道分布迥异，并呈现出惊人的多样性。这些发现极大地挑战了传统的行星形成理论，同时也给回答行星系统的起源问题带来了前所未有的机遇。
　　近日，清华大学天文系助理教授祝伟与合作者发表了关于系外行星统计和理论意义的长篇综述，评述了近年来行星统计研究方面的重要进展。文章重点讨论了轨道半径较短（短于约日地距离）的行星的分布情况，这是开普勒卫星的主要探测区间。综述文章还讨论并总结了视向速度法和微引力透镜法等其他探测方法对轨道半径较长的行星的研究结果，以及微引力透镜法发现的流浪行星族群的观测和理论意义。文章全面梳理了系外行星领域的统计结果，并探讨了其对行星系统形成和演化的理论意义。最后，文章展望了该领域未来有望取得突破的研究方向。
　　来源：
　　https://www.tsinghua.edu.cn/info/1175/86791.htm
　　3 基于无序翻转的光学超构表面同时实现了漫反射和透射清晰成像
　　透明材料表面通常伴随着镜面反射，这给人们的日常生活带来了反射倒影、眩光等困扰。粗糙的材料表面可以将镜面反射变为漫反射，从而消除倒影与眩光。但与此同时，由于无序也影响了透射光，使得透射成像不再清晰。一个简单的例子就是毛玻璃，既没有倒影也看不清楚后面的景物。透射清晰成像（透明）和漫反射分别对应于光滑表面和粗糙表面。在传统光学看来，似乎是鱼和熊掌不可兼得。那么，现代光学中能否找到一个方法，解决这个看似互相矛盾的难题呢？
　　近日，南京大学物理学院教授赖耘、彭茹雯和王牧合作团队，首次利用了光学互易原理与空间反演实现了一种无序翻转超构表面（random-flip metasurfaces），成功地将看似互相矛盾的漫反射与透射清晰成像的功能完美融合, 这种完美融合了透射清晰成像与漫反射的新型光学表面的实现解决了传统光学的瓶颈难题。设计原理是基于互易律与空间反演操作，因此是普适的，几乎适用于任何材料（包括吸收材料）和结构。这种新型光学表面在高清显示屏、玻璃幕墙、汽车玻璃等要求高透明度而同时又需要尽量避免反射眩光的场景中具有广阔的应用前景。
　　来源：
　　https://www.nju.edu.cn/3c/15/c3674a539669/page.htm
　　4 上消化道癌筛查策略卫生经济学评价研究方面取得重要成果
　　上消化道癌（食管癌和胃癌）严重危害我国公民健康，我国两癌年发病和死亡数均占全球的一半。早期筛查是上消化道癌最有效的防控手段，内镜筛查是其目前最准确的方法。但是，食管癌和胃癌内镜联合筛查、食管癌分级内镜筛查卫生经济学效果如何，亟待做出评价。为此，西安交通大学公共卫生学院科研团队联合国家癌症中心科研团队，基于我国上消化道癌筛查前瞻性队列研究项目，开展了相关卫生经济学评价研究。
　　研究证实，在中国上消化道癌高发区，针对40~69岁人群，内镜同时筛查食管癌和胃癌策略具有高的成本效果，不论哪个初始筛查年龄2年一次内镜筛查均是最佳策略。40~44岁开始2年一次内镜筛查获得健康收益最大，终生一次内镜筛查在65 69岁初始筛查年龄获得健康收益最大。
　　研究表明，在中国食管癌高发区，针对40~69岁人群，使用前期发表的风险评分模型初筛确定高危人群、再对高危人群进行内镜筛查的分级筛查策略具有成本效果。并且，在<55岁人群中，以8或9分作为划分高危人群的界值，并开展分级内镜筛查为最具成本效果的策略；在 55岁人群中，以直接内镜筛查为最具成本效果的策略。以上研究成果为国家制定上消化道癌筛查和早诊早治策略提供了重要科学依据。
　　来源：
　　http://news.xjtu.edu.cn/info/1004/170908.htm
　　5 仿生磁性破乳剂研究中获进展
　　工业含油废水的排放和海上石油泄漏所造成的含油废水污染已经严重威胁人类健康和生态环境。超疏水吸油材料因其高孔隙率、出色的吸附能力和重复使用性在油/有机溶剂与水的选择性分离中得到了广泛关注。在高度乳化的水包油型乳液分离方面，超疏水吸附材料表面捕获的空气垫形成的固（超疏水吸附材料表面）/气（空气垫）/液（水）/液（油滴）多相结构严重阻碍了超疏水吸附材料与水包油型液滴之间相互作用，导致这些材料不能有效地从水包油乳液中分离出油污染物。如何通过材料结构与表面化学性质的设计与精细调控来增强多相体系下界面间的相互作用，实现油水乳液的高效分离仍然是一个具有挑战性的难题。
　　近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋环境材料团队博士生徐勇、研究员曾志翔、副研究员王刚基于在超浸润材料的制备及其油水分离方面的研究基础，受沙漠甲虫背部集水和定向水输送能力的反向启发，通过二维材料的表面微结构构筑及表面分子修饰，设计开发了一种基于超疏水/亲水组合和光热辅助循环再生的磁性破乳颗粒。其优异的油水分离性能和绿色节能的回收再生性能，将有望在含油废水处理领域获得广泛应用。
　　来源：
　　http://www.cas.cn/syky/202109/t20210910_4805360.shtml
　　排版 | 弢弢
　　审核 | 六朵 苍翼蝴蝶 淡定珠子