来源：J-C Cuillandre/Canada-France-Hawaii Telescope/Science Photo Library 研究人员在银河系中探测到过几次由名为磁陀星（magnetar）的中子星发出的巨大耀斑，但是它们的邻近性使得它们对星载X射线和γ射线望远镜来说过于明亮。Svinkin等人和Roberts等人证明了这些星系事件与2020年4月15日探测到的γ射线脉冲之间的密切对应关系。其中，Svinkin等人通过三角测量法定位到附近的NGC 253星系（玉夫座星系；如图）。从这个距离，这两篇论文的作者确定了这个γ射线光谱和耀斑时间轮廓的细节。费米LAT合作组报告称，另两篇论文中描述的低能γ射线发射后19秒又出现了更高能的γ射线发射。综上，这三篇论文报道了一次γ射线耀斑，它提供了关于中子星内部和周围磁应力如何弛豫的直接线索。 新闻与观点文章（Christopher Thompson）：Nature 589, 199–200 (2021).
原始研究： Nature 589, 207–210 (2021); Nature 589, 211–213 (2021); Nature Astron. 5, 385–391 (2021). COVID-19最危险的并发症是重症肺炎，而炎症在其中发挥着关键作用。有观点认为，新冠病毒（SARS-CoV-2）感染引发的炎症与其他呼吸道感染的炎症不同，但缺乏全面的数据支持。为填补这一空缺，Grant等人比较了从感染者肺部分离的免疫细胞。与其他原因导致肺炎的人群相比，COVID-19患者的免疫细胞里有更大比例的T细胞和单核细胞。COVID-19重症肺炎的一个独有特征是持续时间很长。导致这种持久应答的机制尚未完全阐明。一种可能机制是正反馈循环，即SARS-CoV-2感染会导致化学趋化物的产生，从而将单核细胞和T细胞汇集到了肺部。 新闻与观点文章（Kara J. Mould & William J. Janssen）：Nature 590, 553–554 (2021). 参见：死亡率高、病程长：新冠肺炎为何比其他肺炎更危险？
原始研究： Nature 590, 635–641 (2021) 引力是四种已知基本力中最弱的力。出于这个原因，以及实验无法不受地球重力的影响，所以在实验室里很难测量物体的引力场——即使是质量为几千克的物体。但是，Westphal等人报道了他们探测到两个质量只有大约90毫克的物体之间的引力耦合。他们使用了一种微型扭秤，它由一根水平杆组成，中点处的垂直金属丝将其悬挂，需测量的物体位于水平杆的两端。这非常适合检测微弱的力，例如附近物体（源质量）对杆的引力牵拉。这一实验首次证明了牛顿引力定律即使对于如此小的源质量也是成立的。
新闻与观点文章（Christian Rothleitner）：Nature 591, 209–210 (2021).
原始研究：Nature 591, 225–228 (2021). 参见：金球间的小尺度引力测量 |《自然》论文 中非雨林是世界上面积第二大的连续雨林。在公路网的不断扩张下，人类活动已经严重威胁到中非雨林及其社会价值，特别是伐木和过度狩猎。当气候变化叠加在这些现存的人因压力之上，会对雨林的未来产生何种影响？Réjou-Méchain等人提供了一个答案：该地区的预期气候变化会对中非雨林构成严重威胁。相比已经受到影响的区域，一些还不太受到人类干扰区域的森林在气候变化中会更脆弱。在已经受到影响的区域，人类干预造成的树木多样性降低影响了森林对气候变化的响应能力。这项研究提供了可信的证据，足以让土地使用者和管理者采取积极行动。
新闻与观点文章（Marion Pfeifer & Deo D. Shirima）：Nature 593, 42–43 (2021).
原始研究： Nature 593, 90–94 (2021). Willett等人发明了一种能打字的脑机接口（BCI），有望使瘫痪病人的交流速度赶上他们的思考速度。BCI通过破译脑活动模式来修复瘫痪者的交流能力。此前最成功的侵入式打字BCI（iBCI：需要在脑内植入电极）能让用户通过控制光标来选择按键，实现每分钟40个字符的打字速度。但这类iBCI需要占用使用者的视觉注意力，打字速度无法明显提升。Willett等人开发了另一种方法，能在使用者想象自己写字的同时对字母进行解码。该研究的一位参与者每分钟能准确打出90个字符，速度是他之前使用iBCI的两倍。
来源：Door Andrea Pavan/PLM Collection/Shutterstock 地表河流和溪流（以下统称河流）是生活中的重要水源，支持着多样而复杂的生态系统。非常流河（并非全年流动的河流）是其中的重要组成部分。但由于非常流河作为地表水源不如常流河稳定，因而对其研究也较少。对此，Messager等人开展了一项很有必要的研究，他们按长度计算了全球河流网络中非常流河的总体比例。作者发现，全球51%-60%的河流每年至少断流一天，全球河流总长的44%-53%每年至少干涸一个月（约30天）。研究团队的模型还显示，炎热干旱地区95%的河流网每年都会干涸。惊人的是，研究预计在这些干旱地区，主要河流的河段也会出现干涸。
新闻与观点文章（Kristin L. Jaeger）：Nature 594, 335–336 (2021).
原始研究：Nature 594, 391–397 (2021). 参见：全球超半数河流存在断流现象 |《自然》论文 DeepMind的科学家在两篇论文中描述了一种机器学习方法——AlphaFold2——以及它在人类蛋白质组（人类基因组产生的全部蛋白质）中的应用。AlphaFold2能以接近实验的准确率预测蛋白质结构，是DeepMind三年前推出的一个系统的第二代。重要的是，和之前尝试过的蛋白质预测方法不同，AlphaFold2并不使用蛋白质生物物理学的已知规则，也不尝试模拟蛋白质折叠的物理过程。AlphaFold2的方法是从对蛋白质结构的反复预测中进行几何精化。AlphaFold2被用来预测近乎全部人类蛋白质的结构——确定了23391种蛋白质的精确3D结构。AlphaFold2的预测准确度很高，足以提出新的生物学认知和假说，从而对其进行实验验证。
新闻与观点文章（Mohammed AlQuraishi）：Nature 596, 487–488 (2021). 参见：颠覆生命科学！AlphaFold预测完整人类蛋白质组结构
原始研究：Nature 596, 583–589 (2021); Nature 596, 590–596 (2021). “助推”是指稍微改变一下提供选择或组织信息的方式，从而放大对行为的影响。Dai和同事想知道，由医疗机构发送短信能否改变新冠疫苗的接种率。在收到一条简单的短信提醒（内容包括接种预约网址）的人群中，疫苗接种率从13.9%上升到17.1%。如果告知短信接收者已经为其预留了疫苗，接种率则进一步上升至18.2%。这一发现带来了新的启示，即成功的助推行为需要具备三大要素：要为目标行为提供便利、要设法提高个人做出目标行为的动力、要鼓励对方采取行动。虽然助推在改变个人行为方面有时非常有效，但设计时应十分谨慎。适当调整对目标人群的干预有时比一刀切的方法更容易成功。
新闻与观点文章（Mitesh S. Patel）：Nature 597, 336–337 (2021).
原始研究：Nature 597, 404–409 (2021). 电子在石墨烯中传播时通常不会产生相互作用——石墨烯是排列成蜂窝状晶格的单层碳原子。但是，当三片石墨烯堆叠起来，使它们的晶格对齐但错位——就会形成菱形三层石墨烯——施加一个电场就能用来诱导电子之间的相互作用。Zhou等人在两篇论文中报告，这些相互作用产生了铁磁性（铁磁体具有磁性类型）和超导性（零电阻）。这些状态已经在其他被称为摩尔（moiré）系统的三层结构中观察到，但是菱形三层石墨烯的结构比这些材料更稳定，其晶格结构也更简单。菱形三层石墨烯还更容易获得，因为它存在于自然界中，而摩尔系统则需要人为制造。
新闻与观点文章（Thiti Taychatanapat）：Nature 598, 418–420 (2021). 参见：超导材料新大陆：魔角扭曲三层石墨烯呈现出惊人抗磁超导性
原始研究：Nature 598, 429–433 (2021); Nature 598, 434–438 (2021). 三项研究报道了中国“嫦娥五号”探测器月球采样返回的数据——这是自1976年苏联“月球24号”任务以来的首次样本返回任务。这些数据能增进我们对月球火山爆发的认识，提供无法从轨道上获得的关于火山活动原因的信息。研究结果对月球内部的结构和热演化提出了质疑，并对估算整个内太阳系行星表面年龄的方法进行了改良。这些研究证明，从之前未到访的月面区域返回的样本，可用于对基于阿波罗和月球任务样本开发的月球演化模型进行修正。现在必须回答的问题是：为什么月球内部在20亿年前就热到足以引起火山爆发。
许多卫星都使用电推进剂，即利用电能加速气体喷气燃料的离子，从而产生推力。然而，气体的选择一直是个问题。Rafalskyi等人成功演示了碘离子推进剂在太空中的应用——提供了一种比其他气体更便宜和简单的替代选择。这种设计不需要笨重的高压气罐和复杂的供气系统，是一种更为简单、轻便、廉价且高效的推进剂。作者发现，碘等离子体源喷射出的离子束的电流比氙气产生的电流强近50%。这种推进剂或将彻底改变小型卫星网络系统，因为这些系统比那些单独运行的系统更灵活、更有弹性。
新闻与观点文章（Igor Levchenko & Kateryna Bazaka）：Nature 599, 373–374 (2021).
原始研究：Nature 599, 411–415 (2021). 参见：碘动力航天器完成在轨测试 |《自然》论文 来源：Steve Gschmeissner/Science Photo Library 地球每年围绕太阳运行的轨道会出现偏心率变化——即地球轨道在偏正圆和偏椭圆之间的变化。这种偏心率的周期性变化大约每10万年和40万年发生一次，因受到其他行星的牵引力而产生。Beaufort和他的同事发现了一种现象，这种现象挑战了我们对地球轨道偏心率有哪些影响的理解。作者将方解石这种由单细胞浮游植物（如图）产生的复杂结构的表征进行了自动化，进而发现在过去280万年的观测中，地球轨道的高偏心率丰富了浮游植物的多样性，反之亦然。探索生命之树演化过程中的轨道变化节奏，无疑将揭示生命、碳循环和气候之间复杂反馈的更多细节。
新闻与观点文章（Rosalind E. M. Rickaby）：Nature https://doi.org/10.1038/d41586-021-03549-5 (2021).
原始研究：Nature https://doi.org/10.1038/s41586-021-04195-7 (2021). 原文以Gravity, AlphaFold and neural interfaces: a year of remarkable science标题发表在 2021年12月17日的《自然》新闻与观点版块上 |
狗仔卡
发表于 2021-12-30 12:43 PM
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