鑽石舞台

來自《自然》旗下期刊的最新發表，我們為您精選呈現。

1. 「洞察號」在火星看流星

2.城市綠化面臨的氣候威脅

3.會3D建造的無人機

4.評估一個活躍快速射電暴的起源

5.中東空氣污染不僅僅因為沙塵

《自然-地球科學》發表的一項研究指出，NASA「洞察號」（InSight）着陸器探測到了火星上由流星體撞擊事件引起的地震波，並由NASA的火星勘測軌道飛行器（Mars Reconnaissance Orbiter）將其源頭追溯到相關的、新形成的撞擊坑。該研究首次探測到另一個星球上由撞擊產生的地震波和聲波，且發現了相關的源撞擊坑。

高速流星體的大氣進入和表面碰撞會產生衝擊波。這些衝擊波會衰減成能被地震儀檢測到的地震波和聲波。這些波曾在地球大氣的空爆事件（即撞擊體在抵達表面前就爆炸）中記錄過，也在地球上單個小型撞擊坑的形成事件中記錄過。不過，對其他行星上新形成撞擊坑的地球物理學觀測結果一直很有限。

法國國立高等航空航天學院（ISAE-SUPAERO）的Raphael Garcia和同事分析了「洞察號」着陸器的地震儀數據，檢測到四個事件的地震波和聲波。作者根據這些波的抵達時間計算了這四個事件的發生位置，再通過調取火星勘測軌道飛行器的影像確認了其中三個事件的撞擊點（第四個事件是一次地震事件，與之前通過成像發現的一次撞擊有關）。在源撞擊坑已知的情況下，撞擊產生的波就能用來提供關於撞擊過程以及火星大氣和火星殼性質的信息。

作者最後表示，以上結果說明行星地震學對於研究其他行星上撞擊過程的重要作用。

《自然-氣候變化》發表的一項研究指出，多達2/3的城市喬木物種可能已經經歷了超出它們安全邊界（或潛在氣候耐力）的氣候條件。這項研究調查了全球164個城市3129個喬木和灌木物種的氣候變化風險，研究結果或有助於推動保護城市植物和保障它們相關生態系統服務的優先行動。

城市森林對於提供與人類健康和幸福感相關的服務，以及對於氣候控制的重要作用正得到越來越多的關注。然而，提供這些服務的能力取決於城市森林在不斷變化的氣候條件下的持久性。

澳大利亞西悉尼大學的Manuel Esperon-Rodriguez和同事評估了78個國家的164個城市的3129個喬木和灌木物種在當前和未來氣候條件下的氣候風險。作者指出，56%的物種經歷的氣候條件已經超出了它們對年平均氣溫的安全邊界，65%的物種已經經歷了超出安全邊界的年降水量。在中等排放情景（RCP6.0，排放在2080年達峰後下降）下，到2050年，在年平均氣溫和年降水量的預計變化下，這些數字預計將分別升至76%和68%。作者指出，這裡的預測可能較為保守，因為他們沒有算入因人口和城鎮化變化造成的潛在影響。研究顯示，城市物種的氣候風險在低緯度城市以及氣候變化脆弱性高、準備不足的國家（以聖母大學全球適應倡議分數判斷）尤其高，比如印度、尼日爾、尼日利亞和多哥。

作者最後表示，亟需採取行動保護全球城市森林，並延長這些社會生態系統提供的益處。

一篇《自然》論文展示了一組受動物啟發的飛行機器人，可以在飛行中建造3D打印結構。未來的飛行機器人可以在偏遠或難以抵達的地點提供房屋或重要基礎設施的建造支持。（閱讀更多：《自然》封面故事：無人機建造師︱2022年9月22日刊）

人們已開發出地面機器人用於現場建造，因為它們比人類建築人員更安全、生產力更高。但這些機器人受限於可操作的最大高度，而且大型系統需要插入電源，這降低了這類機器人的機動性。相反，自然中的建築師——比如黃蜂、白蟻和家燕——則高度靈活，適應飛行輔助建造巢穴。

受這些自然建築師啟發，英國帝國理工學院的Mirko Kovac和同事設計了一種新型製造方法，使用一組無系留空中機器人，在人類監管下集群自行建造3D結構。他們開發了BuilDrone（建造無人機）放置材料，ScanDrone（掃描無人機）評估結構質量。這些機器人使用泡沫和水泥樣材料建造了概念驗證的圓柱體，分別高2.05米和0.18米。這些結構的建造精度很高，達到5毫米，這在英國建築要求中是可接受的。

作者認為，隨着進一步開發，未來的空中機器人可以幫助在難以抵達的區域建造結構，例如危險地區、極高處或有自然災害風險的偏遠地區。

《自然》和《自然-通訊》報告了對快速射電暴FRB 20201124A近2000次爆發的觀察，並提出了一個模型解釋觀察到的特徵。這些發現表明，這一快速射電暴可能起源於一個複雜的磁化區域，或有助於我們理解產生這些信號的環境。

快速射電暴是射電頻率的電磁輻射脈衝，首次發現於2007年。雖然已經發現了幾百個射電暴，但其物理性質和中心引擎機制仍不明確。近期對起源於銀河系的快速射電暴的觀察表明，至少其中一些起源於磁星——這是一種中子星，擁有強力磁場；但極為遙遠的宇宙快速射電暴起源未明。

在這篇《自然》論文中，中國北京大學的李柯伽和同事使用中國的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）監測了FRB 20201124A，報告了在54天的82個小時裡檢測到的1863次爆發。這使FRB 20201124A成為最活躍的已知快速射電暴之一。他們觀察到在前36天裡單個爆發不規律、短期的法拉第旋轉量（測量磁場強度）變化，後續則為恆定的旋轉量。這一發現與其他一些特性提供了證據，表明距離源頭大約一個天文單位（地球到太陽的距離）內存在一個複雜的磁化環境。對這一銀河系大小、富含金屬的星系的觀察，揭示出一個棒旋星系，而快速射電暴來源位於一個低恆星密度、在旋臂之間、與星系中心距離中等的區域。作者認為，這不符合人們預期的、大質量恆星極端爆炸形成年輕磁星的環境。

在《自然-通訊》論文中，中國南京大學的王發印和同事提出一個物理模型，解釋觀察到的FRB 20201124A特徵。他們提出，重複信號來自一個雙星系統，有一顆磁星和一個有星盤的Be星（比太陽更熱、更大、旋轉更快的恆星）。作者認為，未來研究或可探測Be-X射線雙星，尋找快速射電暴的信號。

《通訊-地球與環境》發表的一篇論文指出，中東空氣污染中有90%以上的細顆粒物可能來自人類活動。研究結果挑戰了之前的一致看法，即天然氣溶膠（如沙漠塵）是空氣質量不佳的主要原因，同時也表明中東有必要通過減少排放保護人類健康。

中東的空氣質量被認為受到自然因素的影響，如大範圍的大氣環流加上沙漠塵和大氣塵。不過，之前的研究發現該地區的空氣污染有一大部分並未歸因於排放，而排放已知造成了超過15%的全球二氧化硫污染和7.5%的全球溫室氣體。該地區約有1/8的死亡被歸因於空氣污染，與高膽固醇和吸煙的比例差不多。對排放的代表性較差以及缺少觀察性數據讓我們無法很好地理解中東的大氣組成以及其對人類健康的影響。

德國馬克斯·普朗克化學研究所的Jos Lelieveld和同事分析了2017年繞阿拉伯半島航行的科考船採集的觀測數據，並結合了大氣建模。他們估計，該地區90%以上的有害細顆粒物來自人類活動，比如化石燃料的燃燒和石油行業。他們發現，該地區的污染物濃度一直高於世衛組織（WHO）的指南，而且由污染暴露引起的超額死亡率從塞浦路斯的5.9%一直到科威特的15.9%。相比之下，在美國和德國這兩個空氣質量更好的國家，這一比例分別為3.0%和3.7%。研究發現，空氣污染對健康的不利影響在科威特、埃及、巴林、伊拉克、阿曼、沙特阿拉伯尤其嚴重。

作者認為，減少中東來自人類活動的排放，能極大緩解空氣污染，以及其對健康、生態系統和氣候變化的影響。

版權聲明：

本文由施普林格·自然上海辦公室負責翻譯。中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。歡迎轉發至朋友圈，如需轉載，請郵件China@nature.com。未經授權的翻譯是侵權行為，版權方將保留追究法律責任的權利。

© 2022 Springer Nature Limited.All Rights Reserved