【菜科解读】

　　核心提示： 可控核聚变一直被誉为人类文明的终极能源，但事实上它远远谈不上终极，因为它的质能转化率只有0.7%，而反物质的转化率是100%。

所以在物理学家们看来，正反物质湮灭才是真正的终极能源，它能把质量全部...

可控核聚变一直被誉为人类文明的终极能源，但事实上它远远谈不上终极，因为它的质能转化率只有0.7%，而反物质的转化率是100%。

所以在物理学家们看来，正反物质湮灭才是真正的终极能源，它能把质量全部变成能量释放出去，能把爱因斯坦的质能公式发挥到最高水平，和湮灭能量相比，可控核聚变就是一根蜡烛，因此在科幻作品中反物质一般被用作炸弹，或者飞船的能量来源。

可惜的是现阶段人类文明并没有足够的能力去制备反物质，在只有粒子对撞机内部能生产极少量分反物质粒子的情况下，一克反物质的生产成本高达60万亿美元，所以在可以预见的未来，反物质是不可能被用作能源的。

不过对反物质的研究倒是一直在进行，不久前《自然》杂志上刊文称，物理学家们在反物质领域验证再次验证了爱因斯坦理论的正确性，即明确了反物质也会受到引力影响，而且不存在什么反引力。

具体而言，他们是观测到了一些反物质粒子的自由落体运动，从而确认了反物质和正常物质一样也会受到地球引力影响，只不过它们和正常物质的电荷相反而已，我们日常生活中的物质都是负电子或者正质子，而反物质是正电子或者负质子，它们一但接触就会瞬间湮灭并释放能量，因此反物质的制备都是用电磁力进行的。

其实在反物质背后，还藏着一个宇宙秘密

按照大爆炸宇宙模型，我们的宇宙在138亿年前爆炸的时候其实产生的对等的物质和反物质，理论上来说这些物质应该完全湮灭，全部以能量形式释放才行，但事实上却是我们的宇宙留下来了一部分正物质，这些正物质还在后来形成了恒星星系，以及地球上的我们。

这种大爆炸之后正物质与反物质的不相称，被科学界称为对称性破缺，迄今为止也不知道为什么能留下一部分正物质，有科学家甚至认为在大爆炸的瞬间除了我们的宇宙，还形成了一个反物质宇宙，并且在它们看来我们才是反物质。

此次的实验还证明了，反物质粒子即反氢原子在地球引力下加速度和普通物质一致，这意味着宇宙中天然存在反物质们，也会受到其他天体的引力影响而运动，并不会因为反物质的特性而产生反引力之类的东西。

在可以预见的未来，有关反物质的开发利用是一定会变成现实的，因为它的能量密度太高了，属于质能转化的顶级水平，整个宇宙中也不会再有超过正反物质湮灭的能量释放，所以如果未来人类文明能制备反物质的话，仅需几克反物质的能量，就可以让飞船从地球飞到火星。

同时我们也要意识到，半吨反物质在地球上爆炸，就能动摇地球的深层地质结构，甚至是让整个地球解体，所以反物质的开发利用和反物质的风险是一样大的，就像今天我们在开发核能的同时防范它一样。

全球3/4人口缺水？地球步入“水资源破产”时代

联合国一份最新报告指出，由于过度消耗与全球变暖，地球已进入“水资源破产”时代，全球有3/4的人口生活在缺水、水污染或气候干旱的国家和地区。

伊拉克南部的哈维宰沼泽原本因长期干旱而逐渐干涸。

（新华社/发） 报告发现，全球70%的主要含水层正在萎缩，且很多变化不可逆转。

据调查，世界上很多地区不仅超额支取雨水和融雪带来的年度“收入”，还在不断透支那些需要数千年才能回补的地下水“储蓄”。

这主要由农业发展以及城市向干旱地区扩张导致，而气候变化让这些本就缺水的地方愈发干旱。

在土耳其，过度抽取地下水已导致近700处出现塌陷坑。

该报告作者，联合国大学水、环境与健康研究所的卡维赫·马达尼说：“如今，作为人类水资源‘活期账户’的地表水已经见底。

我们从祖先那里继承的‘储蓄账户’——地下水、冰川等，也几乎被挥霍一空。

世界各地都已出现‘水资源破产’的迹象。

” 据统计，目前全球大约有40亿人每年至少遭遇一个月的缺水危机，而这进一步加剧了移民潮、地区冲突和社会动荡。

去年，伊朗经历了50年来最干旱的秋季。

大量用于农业的大坝和水井，几乎吸干了曾是中东地区最大湖泊的乌鲁米耶湖，也让伊朗全国的地下水储备濒临枯竭。

为此，伊朗政府甚至提出要疏散首都德黑兰的居民，并尝试通过人工降雨来增加降水量。

科罗拉多河的流量20年间锐减了20%。

在美国，科罗拉多河的流量过去20年间锐减了约20%，主要原因是降水减少与蒸发加剧。

这条河除了被洛杉矶等城市作为饮用水来源，其河水还被大量引入农田用于种植家畜饲料。

与越来越多的河流一样，现在的它已无力奔赴大海。

研究表明，提高农业用水效率的技术，比如滴灌、喷灌，反而可能增加总耗水量。

原因在于精准灌溉能让作物充分吸收水分，而传统的大水漫灌后，多余的水还能流回河道。

因此，有专家提出必须削减农业的总用水量，因为它占到全球水资源消耗量的70%。

然而，全球有一半粮食产自水资源储量持续下降的地区。

缩减农业用水规模，将倒逼各国推进经济多元化转型。

目前，全球超10亿人依靠农业维持生计，其中大多数人生活在低收入国家。

即使在多雨地区，水资源也正面临新的威胁：数据中心在大量消耗水资源，工业废水、生活污水、化肥和粪便则在持续污染水体。

过去几十年，因被改作农田而消失的湿地面积与欧盟相当，这让全球在防洪、粮食生产和碳储存等生态系统服务方面，付出了约5.1万亿美元的沉重代价。

在大多数情况下，枯竭的河流、湖泊、湿地和含水层，再也难以恢复原有水文状态。

而冰川持续消融与消失，将导致数亿人的供水短缺。

马达尼认为，人类必须更好管理水资源，在此之前，大多数国家需要先摸清家底，核算其水资源储量与用水总量。

科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面，结果很离谱

科学家首次对系外行星的表面进行直接分析。

科学家称，韦布太空望远镜的观测结果显示，一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星，也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜，对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同，这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料，这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界，没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行，其一年只相当于11个地球日，且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星，就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此，它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯･普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测，他们使用韦布望远镜的中红外探测仪，对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量，并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然：天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对，研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上，地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关，这会导致岩石发生循环，并使浅色的矿物上升到地表；

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩，富含铁和镁，在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示，在这颗行星表面，水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是，LHS 3844 b的表面相对年轻，它可能被新近的火山活动重塑过，且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫，而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是，这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下，并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护，行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化（space weathering）”，它会导致岩石分解，并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性，比如其表面岩石的状态是否相对完整，还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy