朱諾號航天器資料探測木星大紅斑的深度和結構
VOLUME 374|ISSUE 6570|19 NOV 2021
木星的大氣層充斥著巨大的風暴和旋轉風帶，包括一種16000公里寬的大紅斑（GRS），威力足以吞噬整個地球。Scott Bolton團隊和Marzia Parisi團隊分別使用朱諾號航天器的微波和重力測量描述以木星GRS為主的大氣渦旋。儘管GRS在大氣層中深度不超過500km，其周圍噴流延伸可達到3000ka。對其垂直結構的研究也說明，木星內部和大氣層深處存在聯絡；風暴可以引起行星引力場的波動。
來源：
Bolton, S. J., Levin, S. M., Guillot, T., Li, C., Kaspi, Y., Orton, G., Wong, M. H., Oyafuso, F., Allison, M., Arballo, J., Atreya, S., Becker, H. N., Bloxham, J., Brown, S. T., Fletcher, L. N., Galanti, E., Gulkis, S., Janssen, M., Ingersoll, A., Lunine, J. L., Misra, S., Steffes, P., Stevenson, D., Waite, J. H., Yadav, R. K., and Zhang, Z., 2021, Microwave observations reveal the deep extent and structure of Jupiter’s atmospheric vortices: Science, v. 374, no. 6570, p. 968-972.
Parisi, M., Kaspi, Y., Galanti, E., Durante, D., Bolton, S. J., Levin, S. M., Buccino, D. R., Fletcher, L. N., Folkner, W. M., Guillot, T., Helled, R., Iess, L., Li, C., Oudrhiri, K., and Wong, M. H., 2021, The depth of Jupiter’s Great Red Spot constrained by Juno gravity overflights: Science, v. 374, no. 6570, p. 964-968.
火星曾經歷山洪暴發
VOLUME 374|ISSUE 6568|5 NOV 2021
毅力號火星車於2021年2月選擇在有古湖遺蹟的Jezero隕石坑著陸。利用Mastcam-Z和Remote Micro-Imager(RMI)儀器，火星車對著陸點周圍岩層和沉積物層次進行成像，發現了隕石坑的水文演化過程。研究表明，露頭中傾斜地層的存在是從穩定湖泊環境向高能短時河流流動的證據；最上部扇形地層中的大塊礫岩代表著間歇性高能洪水的沉積；而三角洲底部的最細小物質可能是未來研究火星有機物和生物特徵的最佳選擇。
來源：
Mangold, N., Gupta, S., Gasnault, O., Dromart, G., Tarnas, J. D., Sholes, S. F., Horgan, B., Quantin-Nataf, C., Brown, A. J., Mouélic, S. L., Yingst, R. A., Bell, J. F., Beyssac, O., Bosak, T., Calef, F., Ehlmann, B. L., Farley, K. A., Grotzinger, J. P., Hickman-Lewis, K., Holm-Alwmark, S., Kah, L. C., Martinez-Frias, J., McLennan, S. M., Maurice, S., Nuñez, J. I., Ollila, A. M., Pilleri, P., Rice, J. W., Rice, M., Simon, J. I., Shuster, D. L., Stack, K. M., Sun, V. Z., Treiman, A. H., Weiss, B. P., Wiens, R. C., Williams, A. J., Williams, N. R., and Williford, K. H., 2021, Perseverance rover reveals an ancient delta-lake system and flood deposits at Jezero crater, Mars: Science, v. 374, no. 6568, p. 711-717.
神秘冰羽預測致命風暴
VOLUME 373|ISSUE 6560|10 SEP 2021
颶風艾達席捲美國後，超級單體雷暴和龍捲風接踵而至，造成極大的破壞。先前的研究表明，當一團多雲的冰-水蒸氣在強雷暴上方翻滾時，龍捲風或冰雹將在隨後襲擊地表。我們總會在惡劣天氣到達地面前30min以上在衛星影象中捕獲這些羽流。本研究試圖利用模型解釋這些羽流的機制。透過對理想化超級單體雷暴的計算機模擬，O’Neill等人發現，高層大氣的風在風暴頂部盤旋時，會激起水蒸氣和水流，這些水蒸氣和水流將射入平流層形成屏障，使高空氣流偏轉。這會在對流層頂的風暴下游產生水躍。後者一旦形成，將會以超過每小時240英里的速度將水汽強力注入平流層深處，影響陽光抵達地球的質量和數量。值得一提的是，列奧納多·達芬奇在五百年前就曾記載過這一現象。
來源：
O’Neill, M. E., Orf, L., Heymsfield, G. M., and Halbert, K., 2021, Hydraulic jump dynamics above supercell thunderstorms: Science, v. 373, no. 6560, p. 1248-1251.
北極變暖導致更冷的冬天
VOLUME 373|ISSUE 6559|3 SEP 2021
長期以來，全球變暖與美國和歐亞大陸北部極寒天氣相互矛盾，這也成為了部分人用於不減排的藉口。過去四十年的衛星記錄顯示，全球溫升導致北極夏季海冰萎縮，帶來明顯的氣候變暖。巴倫支海和喀拉海冰的融化導致西伯利亞上空降雪增多，而二者共同放大了歐亞大陸東西兩端的溫差，減弱了極地渦流，導致更為極端的變冷事件。過剩的能量延伸了北極上空平流層的渦旋風，導致極寒天氣流向美國。可以說，北極的快速變暖及其影響（即海冰的失去和歐亞地區降雪覆蓋的增加）與平流層渦流破壞和中緯度極端冬季天氣頻率增加存在確實的聯絡。這一研究可以延長在亞洲、加拿大和美國的發生極端寒冷天氣的提前預警時間。
來源：
Cohen, J., Agel, L., Barlow, M., Garfinkel, C. I., and White, I., 2021, Linking Arctic variability and change with extreme winter weather in the United States: Science, v. 373, no. 6559, p. 1116-1121.
透過同位素，我們窺視了一頭猛獁象的一生
VOLUME 373|ISSUE 6556|13 AUG 2021
在更新世，猛獁象從北歐和亞洲，透過俄羅斯進入北美洲。一頭猛獁象究竟能走多遠成為人們關心的問題。阿拉斯加大學Wooller領導的一項研究以約17100年前、1.8m長的猛獁象獠牙為載體，利用氧和鍶同位素沿著象牙的長度搜集了40萬個點的資料，拼湊了這頭雄性猛獁象28歲的人生。利用不同地區有不同同位素特徵的原理，研究人員蒐集了各地小型齧齒動物牙齒製成阿拉斯加同位素地圖。透過比較可知，這頭猛獁象早年在Yukon河流域和阿拉斯加內陸來回跋涉，頗有規律性；至15歲後，同位素資料的突變表明成年大象可能離開象群，旅行變得隨機；在其生命的最後幾年，這頭猛獁象一直在阿拉斯加北部海岸小範圍移動。象牙底部氮的高含量也表明了其飢餓而死的狀態。
來源：
Wooller, M. J., Bataille, C., Druckenmiller, P., Erickson, G. M., Groves, P., Haubenstock, N., Howe, T., Irrgeher, J., Mann, D., Moon, K., Potter, B. A., Prohaska, T., Rasic, J., Reuther, J., Shapiro, B., Spaleta, K. J., and Willis, A. D., 2021, Lifetime mobility of an Arctic woolly mammoth: Science, v. 373, no. 6556, p. 806-808.
利用火星地震確定火星的地殼結構
VOLUME 373|ISSUE 6553|23 JUL 2021
一顆行星的地殼見證了行星形成和演化的歷史。研究人員透過分析兩年以來InSight著陸器上記錄的火星地震資料，得到關於火星內部結構的相關結論。Brigitte Knapmeyer-Endrun等人利用火星地震和環境地震噪聲對InSight著陸點下方的火星殼構造進行成像，認為火星殼是具有2或3個介面的多層結構，包括一個24到72公里厚的地殼和一個500公里深的岩石圈（後者是Amir Khan等人的傑作）。Simon Stähler等人透過核幔邊界的地震波反射發現，火星地核為液態，其半徑在可能在1830km左右。與地球不一致的是，火星似乎缺少下地幔，僅有一層岩石層。這3項研究為火星如今的結構提供了重要的約束條件，也為人類瞭解這顆行星的形成和演變提供關鍵證據。
來源：
Khan, A., Ceylan, S., Driel, M. v., Giardini, D., Lognonné, P., Samuel, H., Schmerr, N. C., Stähler, S. C., Duran, A. C., Huang, Q., Kim, D., Broquet, A., Charalambous, C., Clinton, J. F., Davis, P. M., Drilleau, M., Karakostas, F., Lekic, V., McLennan, S. M., Maguire, R. R., Michaut, C., Panning, M. P., Pike, W. T., Pinot, B., Plasman, M., Scholz, J.-R., Widmer-Schnidrig, R., Spohn, T., Smrekar, S. E., and Banerdt, W. B., 2021, Upper mantle structure of Mars from InSight seismic data: Science, v. 373, no. 6553, p. 434-438.
Knapmeyer-Endrun, B., Panning, M. P., Bissig, F., Joshi, R., Khan, A., Kim, D., Lekić, V., Tauzin, B., Tharimena, S., Plasman, M., Compaire, N., Garcia, R. F., Margerin, L., Schimmel, M., Stutzmann, É., Schmerr, N., Bozdağ, E., Plesa, A.-C., Wieczorek, M. A., Broquet, A., Antonangeli, D., McLennan, S. M., Samuel, H., Michaut, C., Pan, L., Smrekar, S. E., Johnson, C. L., Brinkman, N., Mittelholz, A., Rivoldini, A., Davis, P. M., Lognonné, P., Pinot, B., Scholz, J.-R., Stähler, S., Knapmeyer, M., Driel, M. v., Giardini, D., and Banerdt, W. B., 2021, Thickness and structure of the martian crust from InSight seismic data: Science, v. 373, no. 6553, p. 438-443.
Stähler, S. C., Khan, A., Banerdt, W. B., Lognonné, P., Giardini, D., Ceylan, S., Drilleau, M., Duran, A. C., Garcia, R. F., Huang, Q., Kim, D., Lekic, V., Samuel, H., Schimmel, M., Schmerr, N., Sollberger, D., Stutzmann, É., Xu, Z., Antonangeli, D., Charalambous, C., Davis, P. M., Irving, J. C. E., Kawamura, T., Knapmeyer, M., Maguire, R., Marusiak, A. G., Panning, M. P., Perrin, C., Plesa, A.-C., Rivoldini, A., Schmelzbach, C., Zenhäusern, G., Beucler, É., Clinton, J., Dahmen, N., Driel, M. v., Gudkova, T., Horleston, A., Pike, W. T., Plasman, M., and Smrekar, S. E., 2021, Seismic detection of the martian core: Science, v. 373, no. 6553, p. 443-448.
比尼安德特人更古老的Ramla人
VOLUME 372|ISSUE 6549|25 JUN 2021
在以色列Nesher Ramla露天遺址中發現的、距今14萬年-12萬年的Nesher Ramla Homo古老人族動物種群，代表了中更新世人類中最後倖存的人群。他們兼具尼安德特人和其他古人類的容貌特徵，有著僅存在於智人和尼安德特人中的制器技術。這一古老的人種被認為可能是西南亞、非洲和歐洲中更新世人類的最後倖存群體之一。
來源：
Hershkovitz, I., May, H., Sarig, R., Pokhojaev, A., Grimaud-Hervé, D., Bruner, E., Fornai, C., Quam, R., Arsuaga, J. L., Krenn, V. A., Martinón-Torres, M., Castro, J. M. B. d., Martín-Francés, L., Slon, V., Albessard-Ball, L., Vialet, A., Schüler, T., Manzi, G., Profico, A., Vincenzo, F. D., Weber, G. W., and Zaidner, Y., 2021, A Middle Pleistocene Homo from Nesher Ramla, Israel: Science, v. 372, no. 6549, p. 1424-1428.
河流之物
VOLUME 372|ISSUE 6543|14 MAY 2021
作為世界上最淤積的河流之一，戈西河每年攜帶了上游大量喜馬拉雅山的沉積物。在印度Kusaha附近，這條河流進入山腳平原，這使得河流攜帶的大量碎屑物質快速沉降。因而，隨著時間推移，河流運載能力變弱，轉而改道尋找更合適的途經點。這種模式在逐漸被人類掌握併成功預測時，由於下游修建防洪堤、上游森林砍伐等，模擬結果變得不可靠，人們不斷遭受著一次又一次的河流泛濫災害。
地下水位下降威脅全球井位
VOLUME 372|ISSUE 6540|23 APRIL 2021
地下水為農業灌溉提供了近一半的水，併為數十億人提供了大部分飲用水。因此，保護這一資源的安全至關重要。Jasechko和Perrone研究了全球40個國家約3900萬口油井的資料，以調查它們對水位下降的脆弱性。調查發現，在一些正在經歷地下水下降的地區，並沒有深水井的建設計劃。這種生產生存需求和落後建設之間的矛盾給以井水為生的人帶來了風險。
來源：
Famiglietti, J. S., and Ferguson, G., 2021, The hidden crisis beneath our feet: Science, v. 372, no. 6540, p. 344-345.
Jasechko, S., and Perrone, D., 2021, Global groundwater wells at risk of running dry: Science, v. 372, no. 6540, p. 418-421.
白堊紀晚期，有25億隻霸王龍
VOLUME 373|ISSUE 6553|16 APRIL 2021
評估物種的丰度有助於揭示其在生態、進化等方面的情況。然而，對已滅絕很久的動物而言，這並非易事。有研究者利用現存動物體重與群體密度之間的關係估測霸王龍的物種丰度。他們發現，在霸王龍活躍於地球上的任何時候都有近2萬隻霸王龍同時存在；它們持續了約127000個世代，因此，在地球上曾經出現過的霸王龍總數為25億。
來源：
Marshall, C. R., Latorre, D. V., Wilson, C. J., Frank, T. M., Magoulick, K. M., Zimmt, J. B., and Poust, A. W., 2021, Absolute abundance and preservation rate of Tyrannosaurus rex: Science, v. 372, no. 6539, p. 284-287.
白堊紀鯊魚的進化嘗試——成為浮游生物？
VOLUME 371|ISSUE 6535|19 MAR 2021
現代鯊魚佔據著世界各地的海洋生態系統，但幾乎沒有形態多樣性，大多是流線型食肉動物。Vullo等人在墨西哥北部發現了一種名為Aquilolamna milarcae的蝠鱝樣新種鯊魚化石遺骸，距今約9300萬年（白堊紀末期）。這種鯊魚顯示了許多蝠鱝樣特徵，如修長的胸鰭和適用於過濾進食的大口；同時，也兼有其他型別鯊魚的特尾鰭和身體形態。這個以前不為人知的身體計劃代表了鯊魚水下飛行的一個意想不到的進化實驗，比蝠鱝和魔鬼魚的崛起早了3000多萬年，並表明翼狀胸鰭在濾食性板鰓類動物的兩個遠親分支中存在獨立進化。這種新描述的高度特化的長翅鯊魚群(Aquilolamnidae)顯示出一種類似水生生物的生態形態型別，並可能在中生代晚期的海洋中佔據了白堊紀-古近紀之後由白鯊和其他短尾鯊佔據的生態位。
來源：
Vullo, R., Frey, E., Ifrim, C., González, M. A. G., Stinnesbeck, E. S., and Stinnesbeck, W., 2021, Manta-like planktivorous sharks in Late Cretaceous oceans: Science, v. 371, no. 6535, p. 1253-1256.
編輯：萬鵬
美編：許宏璽
校對：覃華清 江淑敏
