【菜科解读】

水虽常见，但在科学领域仍存在诸多未解之谜，以下是五个与水有关的未解问题：

1. 究竟有多少种冰？

固态水存在17种晶体形式：目前统计显示，固态水有17种不同的晶体形式。

在地球自然环境中，Ih型冰最为常见，Ic型冰在高层大气少量存在，其余15种需在极高压力下形成。

星际空间中的冰多以无定形非晶态附着于尘粒。

形成原因：水分子间的四面体网络结构是关键。

每个水分子通过氢键形成近四面体键角，优化氢键能力。

Ih型冰的氢键构成开放、低密度的三维结构，使其能浮于水面。

压力影响：对四面体物质施加压力可使低密度固体坍缩，形成密度递增的结构，直至密堆积结构稳定。

目前观察到的17种结晶冰均由此形成，未来可能发现更多形态。

2. 有两种液态水吗？

无定形冰的两相转换：日本科学家在高压下观察到无定形冰的两相转换，推测存在两种液态水：低密度常规水和高压高密度水。

模拟研究在“深度过冷”区找到相变证据。

争议与质疑：部分科学家认为结果可能由人为因素导致，统计力学原理表明此类转变远离平衡态，难以观察和模拟，目前仍是凝聚态理论前沿领域。

3. 水是如何蒸发的？

蒸发速率的不确定性：液态水蒸发速率是气候模型的主要不确定因素，影响云滴大小分布及光线反射、吸收和散射。

蒸发速率表示为分子碰撞速率乘以蒸发系数（0-1之间），但实验测定值变化超3个数量级，理论计算也遇阻。

研究进展与问题：加州大学伯克利分校团队用过渡路径取样理论计算蒸发系数接近1，与液体微喷实验结果（普通水和重水均为0.6）相近。

但仍存在疑问：大气压实验数值为何低得多？盐对蒸发速率影响实验结果与理论预测矛盾（理论认为盐抑制毛细波应降低蒸发速率，但实验显示几乎无影响）。

4. 水的表面是酸性还是碱性？

传统观点与新研究：传统认为瀑布雾气证明液滴表面聚集氢氧根离子(OH-)，呈碱性（pH>7），胶体科学领域默认此观点。

但近期实验和计算研究指出，液态水表面可能由氢离子(H+)主导，呈酸性（pH<7）。

影响与未知：水表面质子交换涉及大气气溶胶-气体交换、酶催化和跨膜质子运输等过程，直接取决于表面pH值，但目前仍是未知量。

5. 纳米水有什么不同？

限域条件下的量子效应：在反胶束、碳纳米管等微小空间内，水分子受固体“墙壁”限制，呈现量子力学效应（离散性和量子相干性），性质与体相水完全不同。

影响与应用价值：独特性质可能影响生物细胞和地质结构，具有实际应用潜力，如设计高效脱盐系统。

但目前结果尚不明确，需进一步研究限域条件下水分子本质。

水母居然能整晚安睡还有午休

如果你曾为夜里辗转难眠而烦恼，或许会对这个消息感到“嫉妒”：看似简单的水母，睡眠模式与人类有明显相似性，但却能享受完整的夜间睡眠，甚至拥有规律的午休。

这并非玩笑，而是《自然·通讯》一项最新研究揭示的事实。

该研究表明睡眠在动物界的历史，远比我们想象的更古老、也更普遍。

睡眠是动物界普遍存在的一种行为。

目前认为，睡眠能在减少DNA损伤中起着关键作用，尤其是在大脑神经元中。

而神经元被认为是在基部后生动物中演化而来，这是一个早期出现的动物种群，很像现在的海葵和水母。

科学家曾在仙后水母中，记录过一种类似睡眠的状态，但这些生物体的“睡眠”模式及作用一直不明。

现在，以色列巴伊兰大学的科学家通过观察仙后水母和海葵，发现它们每天竟有近1/3的时间处于睡眠状态。

这一睡眠比例与人类非常相似，不同的是，水母偏好夜间长睡、午间小憩，而海葵则多在白天休息。

这种节律并非随意，而是受到光照、生物钟与睡眠稳态的精密调控。

在这项研究里，科学家似乎还印证了睡眠存在的原始意义：修复清醒带来的DNA损伤。

实验表明，当这些生物清醒或被剥夺睡眠时，神经细胞中的DNA损伤会显著增加；

而自然睡眠或药物诱导的睡眠，则能有效促进修复。

甚至，当外界压力引发更多损伤时，睡眠时间会自动延长，这仿佛是在主动进行“细胞维护”。

睡眠或许早在6亿年前就已演化出现，最初的功能正是对抗清醒状态积累的细胞压力与DNA损伤。

从水母、海葵到人类，尽管神经系统天差地别，但都共享着这份古老而必要的“夜间修复程序”。

静谧的夜里，仙后水母正在海洋中沉沉安睡，而它度过无所事事的一上午后，还要补上一个小小午休。

这不仅体现了物种的趣味性，也向人们展示了睡眠其实是演化史留给所有动物的共同遗产。

而科学家正一点点解开睡眠为何不可或缺的深层谜题。

童趣研学启新程，小北路小学开启“小蚂蚁”微研学

活动以蚂蚁精神为内核，融合AI科技赋能，通过沉浸式、趣味化的体验环节，将身心成长、团结合作精神培养融入研学全过程，让孩子们在“听、说、探、演、创”中收获成长，展现阳光小北人的昂扬风采。

本次“小蚂蚁”微研学周是小北路小学落实“5+N”研学课程体系、践行阳光教育理念的重要实践。

课程设计紧扣学生发展核心素养总体框架，打破学科壁垒，融合科学、语文、数学、音乐、美术、体育等多学科知识，打造了“蚂蚁家族大识别”“蚂蚁仿生我来创”“蚂蚁故事我来续”等十余个特色课程模块。

从课堂上的蚂蚁科学探究、AI创意创作，到户外的蚁迹探秘行动，层层递进的课程设计让学生走进蚂蚁的世界，在观察、动手、体验中感受自然奥秘，培养科学探究精神。

充满好奇心的“小蚂蚁”们聚精会神地观察蚂蚁培育箱 研学课堂上，老师带领孩子们智寻蚂蚁文化密码 研学周的课堂上，一年级学生欢唱小蚂蚁歌曲 科技赋能是本次研学周的一大亮点，学校将AI技术深度融入课程各个环节，让科技成为学生探索世界的“新工具”。

在“蚁族侦探社”，学生借助AI识图识别蚂蚁种类，用AI语音记录观察发现，锻炼科学观察与分类思维；

在“生命蚁迹日记”课程中，AI生成蚂蚁生长动画，帮助孩子直观理解生命成长过程，整理观察日记；

在“蚁城创想画廊”里，学生手绘蚂蚁主题画作后，通过AI技术让静态作品动起来，让创意在光影中鲜活呈现；

在“蚂蚁故事我来续”环节，孩子们先发挥想象续编蚂蚁主题故事，再借助AI将文字故事可视化，变成生动有趣的动画短片，在创意表达中提升语言与数字素养。

AI技术的适龄化应用，让抽象知识变得具象可感，既激发了学生的科技探索兴趣，也培养了其数字创作与表达能力。

研学周期间，学校还将自然观察、文化学习与艺术表达有机结合。

在“蚂蚁踪迹我来寻”实践活动中，学生走进自然、静心观察，锻炼专注力与观察力；

在“蚂蚁文化我来学”课程里，学生通过纪录片探寻蚂蚁文化密码，感受传统文化与自然科学的融合之美。

孩子们在探究中思考，在体验中感悟，在实践中提升。

可爱的小蚂蚁舞蹈表演 本次研学周的成果展示环节精彩纷呈，成为团结教育的生动课堂。

全体一年级同学头戴亲手制作的蚂蚁头饰，带来活力满满的蚂蚁舞蹈与集体蚂蚁操展示。

整齐划一的动作、默契协调的配合、朝气蓬勃的笑脸，生动诠释了小蚂蚁勤劳、团结、坚持、协作的优秀品质。

孩子们在欢快的节奏中展现班级凝聚力，在共同展演中体会“聚沙成塔、同心聚力”的深刻内涵，让团结友爱的种子在心中生根发芽。

专家讲座中，“小蚂蚁”们求知若渴、积极举手问答 从蚂蚁童谣小剧场的生动演绎，到蚂蚁故事剧场的创意编讲，再到仿生机器蚂蚁工坊的动手实践，本次研学周将蚂蚁精神融入每一个课程细节。

班主任们带领学生在沉浸式体验中学会合作、懂得坚持、乐于分享，进一步增强了集体荣誉感与团队凝聚力。

一年级学生齐跳快乐的《小蚂蚁大梦想》蚂蚁操 小北路小学相关负责人表示，本次“小蚂蚁”微研学周以蚂蚁为童趣载体，通过跨学科、沉浸式、体验式的课程设计，不仅提升了学生的科学探究能力、艺术审美能力和实践创新能力，更在生动有趣的活动中厚植团结协作精神。

未来，学校将继续深耕“5+N”研学课程体系，不断丰富育人形式，拓展实践空间，让学生在真实的生活体验中收获成长，培养兼具创新精神、实践能力和人文素养的新时代少年。

动动小手拼一拼 春游集体照 此次研学周活动内容丰富、形式新颖，得到了家长们的广泛认可。

大家纷纷表示，孩子们在快乐中学习、在体验中成长，不仅增长了知识、锻炼了能力，更学会了团结与坚持，是一段意义非凡的成长经历。

南方+记者 马艺天