藍色噴流進入平流層的觀測研究
Volume 589 Issue 7842, 21 January 2021 Bolts of blue
封面的藝術再現圖描繪了從國際空間站看到的藍色噴流（blue jet）。藍色噴流是一種能從雷暴雲頂部向上進入平流層的特殊“閃電”。這些噴流的持續時間不到一秒，還未得到充分表徵，形成過程也存在爭議。Torsten Neubert和同事報道了國際空間站上一裝置對藍色噴流的觀測結果。研究人員利用該裝置對這類事件的無遮擋觀測，發現了一個從雷暴雲頂部明亮藍色閃光開始的藍色噴流，持續時間約10微秒。根據研究團隊的分析，這道閃光可能與啟動雲內閃電的無線電波的負窄雙極性脈衝是光學等效的。
封面圖片：DTU Space，Mount Visual/Daniel Schmelling
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Neubert, T., Chanrion, O., Heumesser, M. et al. Observation of the onset of a blue jet into the stratosphere. Nature 589, 371–375 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-020-03122-6
冰期中被厚冰架覆蓋的淡水北冰洋
Volume 590 Issue 7844, 4 February 2021 Salt-freeArctic seas
封面所示為冰島的鑽石海灘和傑古沙龍冰河湖。研究人員認為北冰洋的大部分面積曾被冰架覆蓋，但一直很難得到這方面的明確證據。Walter Geibert和同事的研究結果表明，在最近的兩次冰期中，北冰洋和旁邊的北歐海曾主要由淡水組成，還被一個很厚的冰架覆蓋。研究人員分析了海洋沉積岩芯中的釷-230——釷-230來自鹽水中的鈾衰變。作者發現，北冰洋和北歐海的多個巖芯層中都缺少釷-230，並認為這意味著不存在鹽水。研究團隊認為，冰架起到了大壩的作用，隔開了大西洋的鹽水湧入。這過程導致該地區在7萬-6.2萬年前以及15萬-13.1萬年前充滿了淡水。
封面圖片：Aleksandar Tomic/Alamy
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Geibert, W., Matthiessen, J., Stimac, I. et al. Glacial episodes of a freshwater Arctic Ocean covered by a thick ice shelf. Nature 590, 97–102 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03186-y
下潛馬裡亞納海溝的自供電軟體機器人
Volume 591 Issue 7848, 4 March 2021Deep-sea diver
由於極端條件的限制，深海一直是地球上有大量未知等待探索開發的區域。Tiefeng Li等人描述了一個能在水下近11000米作業的軟體機器人。他們機器人的設計靈感來自於深海獅子魚（Pseudoliparis swirei），該機器人的各個電子元器件分佈全身，並整體封裝在一種柔性有機矽材料中，幫助其承受深海的極端壓力。在測試中，研究團隊成功讓機器人在中國南海海面下3224米和馬裡亞納海溝10900米的深度工作。封面的藝術再現圖描繪了這個機器人和它的靈感來源——深海獅子魚。
封面圖片：李鐵風/浙江大學
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Li, G., Chen, X., Zhou, F. et al. Self-powered soft robot in the Mariana Trench. Nature 591, 66–71 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-020-03153-z
氣候驅動的候鳥遷徙路線變化以及基於記憶的長距離遷徙
Volume 591 Issue 7849, 11 March 2021Flight of the falcon
封面所示為一個佩戴GPS定位追蹤器的遊隼。對於什麼決定了鳥類在北極地區的遷徙路線，人們知之甚少。Xiangjiang Zhan（詹祥江）和同事們研究了遊隼（Falco peregrinus）從北極繁殖地到歐亞大陸不同越冬地的遷徙路線。研究人員將56只遊隼的衛星追蹤資料與35只遊隼的基因組分析資料相結合，並利用古氣候資料重建了遊隼過去的繁殖地和越冬地分佈。他們發現，遊隼的遷徙模式從末次盛冰期（22000年前）結束以來，主要受到環境變化的影響。研究團隊還確定了一種或對遊隼有益的遺傳因素——遷徙距離更長的遊隼攜帶ADCY8優勢等位基因，作者認為該基因可能與長期記憶的形成有關，從而幫助遊隼保留了部分遷徙路線。
封面圖片：Andrew Dixon
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Gu, Z., Pan, S., Lin, Z. et al. Climate-driven flyway changes and memory-based long-distance migration. Nature 591, 259–264 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03265-0
衛星影象揭示暴露於洪水風險的人口比例增加
Volume 596 Issue 7870, 5 August 2021 High and rising
洪災對人們造成的危害比其他任何環境災害都多，而且這種風險還在不斷上升。BethTellman和她的同事將衛星影象和人口資料結合，開發了全球洪水資料庫（Global Flood Database），揭示了洪水風險上升的程度。該資料庫覆蓋了2000年至2018年的913次特大洪水，共使用了12719份解析度為250m的每日衛星影象。研究團隊發現。約2.5億至2.9億人直接受到了洪水影響，在2000年至2015年間，居住在洪水多發地區的人口比例增加了近四分之一。氣候變化預測表明，這一比例將到2030年還會進一步上升，至少有57個國家預計會有更大比例的人口暴露於洪水風險中——如封面所示的今年中國洪水。研究團隊認為。該洪水資料庫或有助於指導規劃和適應政策，以緩解未來可能出現的問題。
封面圖片：China Daily via Reuters
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Tellman, B., Sullivan, J.A., Kuhn, C. et al. Satellite imaging reveals increased proportion of population exposed to floods. Nature 596, 80–86 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03695-w
來自三疊紀的原始鱗龍類動物揭示蜥狀爬行動物的起源
Volume 597 Issue 7875, 9 September 2021 Filling the gaps
封面描繪了一個最新發現的來自三疊紀的蜥狀生物，名為Taytalura alcoberi。鱗龍類動物包括有鱗目（蜥蜴和蛇）和喙頭目（喙頭蜥），但代表爬行動物演化歷史的鱗龍類化石記錄一直殘缺不全。Ricardo Martínez和同事用Taytalura的化石頭骨填補了這一空白，該化石頭骨發現於阿根廷，可追溯至約2.3億年前。這個儲存完好的頭骨屬於有鱗目和喙頭目分化前演化出的一個支系，因此代表了迄今已知最早的鱗龍類動物之一。研究團隊指出，Taytalura的頭骨與現代喙頭蜥有一些共同特徵，說明之前被認為只在喙頭目中存在的多個解剖學特徵必定在鱗龍類動物的演化早期就已出現。
封面圖片：Jorge Blanco
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Martínez, R.N., Simões, T.R., Sobral, G. et al. A Triassic stem lepidosaur illuminates the origin of lizard-like reptiles. Nature 597, 235–238 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03834-3
氣候治理
Volume 589 Issue 7842, 21 January 2021 Bolts of blue
封面所示為鄂爾多斯附近的一座煤場正在進行露天開採作業。第26屆聯合國氣候變化大會（COP 26 UN Climate Change Conference）於10月31日在英國格拉斯哥舉行，所有目光都在關注世界各國能否達成共識，就應對氣候變化不力的現狀做出改變。這期雜誌聚焦不同措施的實施效果，以及還有哪些工作需要完成。
封面圖片：Markus Sepperer/Anzenberger/eyevine
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doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-02846-3
家馬從歐亞草原西部起源和擴張
Volume 598 Issue 7882, 28 October 2021 Horse code
封面展示了三座迪盧瑟（Duruthy）馬形雕像中的一個。這些雕像發現於法國索爾德拉拜（Sorde-l’Abbaye），可追溯至1.7萬年前的馬格德林文化中期。家馬的遺傳譜系尚不明確，現代家馬的馬類祖先不詳。Ludovic Orlando和同事對歐亞大陸各處的273匹古代馬進行了DNA分析。利用這些資訊，研究者發現了約公元前2700年之後，下伏爾加河-頓河地區（現屬俄羅斯）有一個馴化中心。研究團隊的資料表明，騎馬和使用輪輻戰車支援了這些新馴化的馬擴散開去，在約500年裡，這些馬不斷繁育，取代了歐亞大陸各地此前所有的本地馬種。
封面圖片：Ludovic Orlando/Abbaye d’Arthous, Collection du Département des Landes (France)
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Librado, P., Khan, N., Fages, A. et al. The origins and spread of domestic horses from the Western Eurasian steppes. Nature 598, 634–640 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04018-9
心咽部結構拆解與原始被囊動物的固著生活方式
Volume 599 Issue 7885, 18 November 2021 Matters of the heart
被囊動物（如海鞘）與脊椎動物的親緣關係最近。這類海洋生物大部分在幼體時能自由遊動，但在變成定棲的成體後會固著、無法移動。然而，尾海鞘綱的被囊動物不會發生這種轉變，終身都能自由遊動。被囊動物的固著起源以及這與尾海鞘綱的關係引發了許多爭議。Cristian Cañestro和同事對被囊動物的演化提出了新的認知。研究團隊聚焦尾海鞘綱的心臟發育，發現它們的心咽部基因調控網路因大規模基因丟失而“拆解”。團隊認為，這種拆解導致其失去了原始被囊動物特徵性的固著生活方式。這種拆解或許與“住屋”這類幫助尾海鞘綱從固著生活方式過渡到如今狀態的演化適應有關，住屋是這類生物特有的一種膠質濾食結構，如封面所示。
封面圖片：Alfonso Ferrández-Roldán
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Ferrández-Roldán, A., Fabregà-Torrus, M., Sánchez-Serna, G. et al. Cardiopharyngeal deconstruction and ancestral tunicate sessility. Nature 599, 431–435 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04041-w
山嶽地形對北美季風的機械強迫作用
Volume 599 Issue 7886, 25 November 2021 Peak flow
封面展示了一場季風暴雨穿過亞利桑那州東南部時產生的一道閃電。在夏季，一個強降雨帶沿墨西哥西海岸延伸至美國西南部、長達1000多公里，構成了北美季風。現在普遍認為季風產生的原因是太陽對海洋和陸地加熱不均。這會導致氣壓變化，最終形成的風會拖動涼爽潮溼的海洋空氣在陸地上產生降雨。William Boos和Salvatore Pascale用研究表明北美季風會有所不同。這裡的季風來自被山脈轉向的風。墨西哥的馬德雷山脈令急流轉向，結果抬升了暖溼空氣，形成了對流型降雨。研究者指出，儘管確實存在地面加熱，但其影響不足以解釋北美季風，這意味著北美季風應是在機械強迫作用下形成的。
封面圖片：John Sirlin/Alamy
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Boos, W.R., Pascale, S. Mechanical forcing of the North American monsoon by orography.Nature 599, 611–615 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03978-2
智利亞南極地區一個過渡種甲龍的奇異尾部武器
Volume 600 Issue 7888, 9 December 2021 Armed response
我們瞭解甲龍具有尾部武器，其中包括劍龍屬的棘刺和甲龍屬的尾錘。Alexander Vargas和同事報道的一個新種甲龍擁有類似於阿茲特克（Aztec）戰錘的奇異尾部武器。這個甲龍類恐龍名為Stegouros elengassen，其近乎完整的骨架被發現於智利南部，約生活在7500萬年前。它巨大的尾部武器由7對扁平的骨化物融合而成，形成類似蕨葉的結構。研究人員鑑定出Stegouros與澳大利亞發現的岡瓦納古陸盾龍屬（Kunbarrasaurus）甲龍和南極發現的南極甲龍屬（Antarctopelta）具有親緣關係。作者認為，當勞亞古陸和岡瓦納古陸在晚侏羅世最終分離後，這兩個超級大陸上可能生活著甲龍譜系的不同分支。
封面圖片：DTU Space，Mount Visual/Daniel Schmelling
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Neubert, T., Chanrion, O., Heumesser, M. et al. Observation of the onset of a blue jet into the stratosphere. Nature 589, 371–375 (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-020-03122-6
2021 年度十大人物榜單（Nature's 10）
Volume 600 Issue 7890, 23 December 2021One year. Ten stories
2021年最後一期雜誌透過十大科學人物回顧了過去的12個月，這十位人物參與見證了這一年的科學發展。封面展示了地球上不同生命形式之間存在內在聯絡——從海洋、陸地到空氣，從微生物到體型最大的哺乳動物。地球脆弱性是今年非常突出的一個主題，國際社會紛紛開展全球性協商，旨在保護生物多樣性、防範氣候變化的最壞後果。
在地球科學方面有為森林原住民權利和生物多樣性問題奔走的 Victoria Tauli-Corpuz、我國首次火星探測任務“天問一號”的總設計師張榮橋以及投身於研究極端天氣事件研究的Friederike Otto。
封面圖片：Elena Galofaro Bansh
參考：
1. https://www.nature.com/nature-portfolio
2.https://www.nature.com/nature/volumes volumes：589-600
3.https://www.nature.com/immersive/d41586-021-03621-0/index.html
編輯：萬鵬
美編：許宏璽
校對：王海波
