【菜科解读】

显示地球及其核心各层的插图。

（图片uux.cn/Rost-9D/盖蒂图片社）据美国生活科学网站（Stephanie Pappas）：新的研究发现，导致地震、山脉和大陆分裂的板块构造可能始于地球的婴儿期，比许多科学家之前认为的要早得多。

这项新的研究表明，板块构造始于40多亿年前，也就是45亿年前行星形成后不久。

在这个被称为冥古宙的时代，地球是新鲜的，滚烫的，氨和甲烷的大气层充满了足够的水，最终凝结成一个全球性的海洋。

在此期间，地球冷却到足以形成坚固的外壳。

今天，地壳是由构造板块的研磨运动形成的，这些板块位于下面更温暖、更具流动性的地幔上。

但没有人确切知道这种板块构造的排列是什么时候开始的。

此前，研究人员认为它始于冥古宙，几乎是在地壳冷却的时候。

其他人认为板块构造始于大约32亿年前，当时地球化学揭示了地壳组成的一些关键变化。

其他人则认为，这种现象是最近才出现的，在过去的几十亿年里演变成了现代形式。

科学家们一直在努力确定板块构造的确切开始时间，因为没有超过40亿年的幸存岩石，因此进入冥古宙的唯一直接窗口来自被称为锆石的微小而坚硬的晶体，其中最古老的晶体可以追溯到44亿年前。

其中一个子集，即S型锆石，可以揭示板块构造的存在。

这些特殊的锆石是在陆地沉积岩中形成的晶体，然后被构造推入地幔，并在变质花岗岩中再次出现。

问题是，S型锆石不容易通过一个单一的特征来识别，而是通过一整套微量矿物来识别。

在7月8日发表在《美国国家科学院院院刊》上的这项新研究中，研究人员使用了一种机器学习模型来简化这项任务。

科学家们首先输入了300个已知来源的锆石的模型数据，然后测试了该模型确定另外74个锆石是否为s型的能力。

通过训练该模型来区分锆石类型，研究小组接下来将其应用于澳大利亚杰克山的971颗新锆石，那里发现了地球上大多数最古老的锆石。

结果表明，Jack Hills锆石中35%为S型。

其中一些可以追溯到42亿年前，这表明板块构造在冥古宙期间将岩石从地壳移动到地幔，然后再移动回来。

这项研究并不是第一个暗示非常古老的构造运动的研究。

2023年的一项高温熔融岩石的实验表明，最古老的大陆地壳是由俯冲形成的，俯冲是一个构造板块俯冲到另一个板块之下的过程。

一些研究甚至表明，在冥古宙时期可能存在早期大陆。

但这项新研究可能无法调和所有的争议。

布里斯托尔大学的地球化学家Chris Hawkesworth没有参与这项新研究，他告诉《科学杂志》，板块构造之外的其他力量，如巨大的流星撞击，也可能在地球早期在地壳和地幔之间移动岩石。

全球3/4人口缺水？地球步入“水资源破产”时代

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