海底地质样本分析报告 -海底地质现象是什么

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科学家在极深极热海底生存的生物体中发现了令人惊讶的活动

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研究：气候变化将使洪灾成本飙升

气象卫星从太空寻找闪电 发现进入地球大气层的流星

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科学家在极深极热海底生存的生物体中发现了令人惊讶的活动

自20世纪90年代中期发现深海海底生物圈以来，科学家们一直在研究生物体在这种与世隔绝且普遍缺乏食物的环境中生长的条件，另外还想搞清楚哪些条件为生命的存在设定了一个极限。2016年，一组国际科学家乘坐日本科学钻探船“地球号(Chikyu)”出海，开始深海海底生物圈的温度极限的研究工作。考察团队从日本附近海域的地质俯冲区收集了沉积物样本。在这个地方，温度会随着深度的增加而陡然上升，在海底1200米处达到120℃，这个温度被认为接近生命的极限。令科学家们惊讶的是，他们发现了一个非常小但非常活跃的微生物群落，在这些深而热的条件下蓬勃发展。科学家们确定了沉积物中的细胞数量并通过对甲烷生产和硫酸盐还原的高度敏感的放射性示踪剂测量它们的新陈代谢率。他们发现每个细胞的新陈代谢率对于深层生物圈来说是非常高的。2022年1月25日发表在《Nature Communication》上的关于2016年收集的样本的新发现为生活在这种恶劣环境中的生物的生存策略提供了启示。这项研究的论文第一作者、来自拜罗伊特大学的Felix Beulig说道：“我们提出，这些生物被迫保持高代谢率，这接近生活在地表沉积物和实验室培养物中的微生物的活动以提供修复热细胞损伤所需的能量。”研究负责人、加州大学洛杉矶分校海洋地球微生物学教授Tina Treude则指出：“修复细胞成分的热损伤所需的能量随着温度的升高而陡然增加，而这种能量的大部分可能是抵消氨基酸的持续改变和蛋白质功能的丧失所必需的。”在每立方厘米沉积物中检测微生物代谢活动远非小事，每立方厘米沉积物中只有不到500个细胞，这比一般的表面沉积物低七个数量级。来自德国地球科学研究中心的Florian Schubert说道：“我们在极度受控的无菌条件下工作并在样品培养的同时进行了大量的控制实验。”其导师Jens Kallmeyer表示：“我们甚至孵化了用高伽马射线消毒的沉积物以及来自钻孔的钻井液，以此来检测任何潜在的非生物反应或污染引起的微生物活动。”由于代谢率的测定是在实验室条件下进行的，一些不确定性仍然存在，即这些微生物在自然环境中是否会表现出同样的代谢活动，因此科学家们将测量的代谢硫酸盐还原率跟计算出的深层沉积物中溶解硫酸盐的耗尽时间进行了比较。罗德岛大学的Arthur Spivack表示：“鉴于我们正在比较两种非常不同的方法，其作用的时间尺度是几天和几百万年，实验的速率测定和计算的耗尽时间之间的一致是令人满意的。”在最深和最热的沉积物中，硫酸盐还原剂和甲烷菌的高单细胞活性显然是由来自沉积物孔隙水的氢气和乙酸盐推动的。来自德国MARUM的Verena Heuer说道：“乙酸盐是一种小的有机分子，也存在于醋中，作为一种潜在的食物来源。乙酸盐在沉积物孔隙水中的浓度达到每升10毫摩尔以上，这对海洋沉积物来说是非常高的。”对于来自奥胡斯大学的Bo Barker Jørgensen--深层生物圈研究的先驱之一来说，在深层生物圈中检测到高细胞特异性速率是一个迷人的发现。“我们总是发现，深层生物圈中的微生物是一个极其迟钝的群体，它们缓慢地啃食数百万年前被埋葬的有机物的最后遗迹。但深层生物圈充满了惊喜。在深海海底发现具有高代谢率的生命茁壮成长滋养了我们对生命如何在地球以外的行星体的类似环境中进化或生存的想象力。”来自日本JAMSTEC的Fumio Inagaki和Yuki Morono则是该探险队的另外两位联合首席科学家，负责探测沉积物中的细胞。当被问及他们对考察队没有探测到深层生物圈的温度上限这一事实有何看法时，两人都这样说道：“我们必须回去，钻得更深。地球内部生物圈的最终界限仍是未知的。正如这个项目所显示的那样，该界限存在于沉积物下的大洋地壳的某个地方。将来会通过科学的海洋钻探来探索它。”02 ' C7 l' u; l W% q3 }

研究：气候变化将使洪灾成本飙升

日前发表在《Nature Climate Change》上的由布里斯托尔大学领导的研究采用了先进的建模技术来进行巨大的计算--其预测在不到30年的时间里，年平均洪水损失将增加26.4%，从目前的320亿美元增至406亿美元。通过分析全美范围内的财产资产数据和详细的洪水预测，国际领先的洪水风险科学家团队首次对美国的洪水风险进行了全面、高分辨率的评估。对经济损失的估计--包括对房屋、企业及其物品的损害--是基于2021年的美元价值，因此考虑到通货膨胀因素，实际数字可能会大得多。虽然研究显示，白人人口比例较高的贫困社区目前面临最大的危险，但未来洪水风险的增长将对大西洋和海湾沿岸的非裔美国人社区产生更大影响。预测的人口变化还显示出对洪水风险的巨大影响，跟气候变化本身的影响相比，会导致四倍的增长并使成本进一步飙升。这项研究的论文第一作者、布里斯托尔大学世界知名的卡博特环境研究所的荣誉研究员Oliver Wing说道：“气候变化跟人口迁移相结合带来了洪水风险的双重打击，其财务影响是惊人的。典型的风险模型依赖于历史数据，这些数据没有捕捉到预测的气候变化或提供足够的细节。我们使用先进科学的洪水模型的复杂技术并对未来的洪水和人口将受到的影响有着更准确的描述。”“绘图清楚地表明，除了主要承担历史风险的较贫穷的白人社区外，黑人社区在一个变暖的世界中也将受到不成比例的影响。这两个发现都是令人担忧的。这项研究呼吁采取行动并加强适应和缓解工作以减少洪水对人们生活造成的破坏性经济影响。”这项研究是跟纽约、加利福尼亚和费城的大学的专家合作进行的。论文共同作者、该大学卡博特环境研究所和地理科学学院的水文教授Paul Bates说道：“目前西方社会的洪水风险已经很高了，但气候和人口变化有可能使这些损失大大增加。这种增加将发生的相对较短的时间尺度意味着我们无法依靠脱碳来减少风险，所以我们必须更好地适应现在和未来的情况。”03 ; X7 R7 x* T0 B6 F+ W6 L4 ~

气象卫星从太空寻找闪电 发现进入地球大气层的流星

研究人员正在利用气象卫星的数据来探测进入地球大气层的流星。新的一年在宾夕法尼亚州的匹兹堡“轰轰烈烈”地开始了。元旦一早，许多当地居民听到了巨大的轰鸣声，并感到地面震动，许多人拨打了911。阿勒格尼县官方很快承认了这一事件，指出这不是地震或雷鸣，并承认"我们对报告没有解释"。罪魁祸首后来被美国宇航局流星观测所证实：那是一颗流星，一个非常大的、明亮的火球（从地球上看，比金星还亮的一颗流星）。这颗流星估计有半吨重，一码宽，时速约45000英里。当它在大气层中爆炸时，它释放的能量相当于30吨TNT炸药的爆炸，被匹兹堡附近一个次声站的探测器记录下来。虽然世界上有一些基于外来天体探测项目，但大多数是基于地面的--包括美国宇航局的陨石跟踪和恢复网络和美国宇航局的全天空火球网络。然而，大多数陨落的天体是在地球上70%被海洋覆盖的上空进入大气层的。 - j) D$ U4 J6 ~' T* T$ w" J, F

由于地面系统的观测区域有限，从地面检测到的流星非常少，陨落的速度也非常快，通常只持续几分之一秒，所以需要非常快的探测器。最近，科学家们想明白了，他们原本就拥有这样的探测器，尽管它不是为了探测在大气层中急速飞行的太空岩石而设计的。2018年，天文学家Peter Jenniskens（也是SETI和NASA Ames的）及其同事表明，NOAA的GOES-16气象卫星上的地球静止闪电测绘仪（GLM）可以用来观察瞬息万变的高空闪光。GLM以每秒500帧的速度对瞬态光进行采样，精度上它可以探测到从大约4英寸（1分米）到大约9英尺（3米）宽的实体。两年前，史密斯及其同事开始开发和训练一种机器学习算法，让计算机自动检测GLM数据中的olides。他们的目标是建立一个可公开使用的数据库，其中包括陨石事件及其光曲线--它们在天空中留下的光条纹的轨迹和强度。史密斯和他的团队在2021年11月的Icarus杂志上描述了他们的工作。上图显示了2017年7月至2022年1月期间，由GOES-16和GOES-17上的GLMs探测到的3000多次发光事件的分布。同时被GOES-16和-17观测到的陨落天体是以立体方式记录的。在地图上，立体探测之间的轻微偏移是由于每颗卫星观察它们的角度不同造成的。立体探测使研究人员能够重建实体物在大气中的轨迹。这些数据，连同光曲线，有助于模拟小行星如何进入大气层，分解，并撞击地球。这些数据还可以为评估更大的流星撞击风险的模型提供信息，同时帮助小行星群研究，提高我们对太阳系演变的理解。没有人在匹兹堡上空观察到元旦的长流星，那里的天空是阴沉的，但是灵敏的GLM却检测到了四次明亮的闪光。这并不是一次特别明亮的陨落轨迹，甚至不是当天记录的最明亮的那一次。其他的只是在海洋上空或在农村地区，在那里它们不太可能被看到。GOES卫星的静止轨道使它们能够监测北纬55度到南纬55度的西半球。虽然覆盖范围不是全球的，但它使科学家们能够在公众可以获得的数据中捕捉到前所未有的流星。现在，GLM是唯一可获得的工具，可以获得半球范围内的陨落天体信息。目前，由计算机算法识别的事件在被添加到数据库之前要由人类进行审查。经过程序的几次迭代，计算机在正确识别实心球方面变得相当出色。"史密斯说："我们所做的每五个探测中，有四个是有效的。"现在有必要进行非常少量的人工审查，以剔除错报。"该团队的目标是提高检测的精确度，以便在这个过程中不需要人工。然后，我们可以在事件发生后很快自动发布我们的陨落天体探测结果，也许在一分钟内。

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来源：Science科学

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