嫦娥六号证明了，月球“整过容” | 一周趣科学vol.54

月球表面曾经历过熔岩“整容术”

2024年夏天，嫦娥六号从月球背面打包回国的2克"土特产"，在地质实验室里掀起了一场宇宙级考古风暴。中国科学院地质与地球物理研究所联合团队近日在《科学》杂志宣布：这份来自月之暗面的快递表明，整个星球表面40亿年前可能被沸腾的岩浆海洋覆盖。

故事要从月球刚诞生时说起。科学家们早就怀疑，这个如今冷若冰霜的星球，年轻时经历过一场毁容式整容：约45亿年前，刚形成的月球遭遇剧烈撞击或内部加热，整个表面融化成深达数千公里的岩浆海洋。随着岩浆逐渐冷却，重金属沉入地幔，轻物质上浮结晶，最终形成我们今天看到的月壳。这个被称为岩浆海洋模型的理论，终于在嫦娥六号的快递中找到了关键拼图。

研究团队拿到这袋价值连城的月壤后，动用了十八般武艺。电子探针、质谱仪、X射线衍射等尖端设备轮番上阵，把月壤成分扒了个底朝天。结果显示：月球背面的玄武岩不仅年龄与正面样本相仿（约29亿岁），连钛铁含量、同位素比例都高度相似。这就好比在太平洋和大西洋底挖到同款岩石，证明它们曾属于同一片上古海洋。更有趣的是，两份样本都检测到特殊的KREEP特征层——这个神秘层主要由钾、稀土元素和磷组成，堪称月球岩石圈的"能量饮料"。科学家们发现，无论正面还是背面的月壤，都保留着这种特殊成分的调配秘方，暗示它们曾在同一口岩浆大锅里充分搅拌。

不过细心的仪器也发现了小秘密：某些同位素存在微妙差异。研究人员推测，这可能是月球完成"熔岩面膜"后，正面背面各自开启“美颜模式”的证据。

这项发现不仅让岩浆海洋理论站稳脚跟，还意外曝光了月球的“整容史”。更令人称奇的是，中国科学家仅用2克月壤（约等于半颗彩虹糖的重量），就解开了困扰学界半个世纪的宇宙谜题。

（图片来源：中国地质科学院）

参考文献：

Xiaochao Che et al, Isotopic and compositional constraints on the source of basalt collected from the lunar far side, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt3332

人类起源新发现：我们来自两个百万年前的远古族群

英国剑桥大学近期发表于《自然-遗传学》的研究颠覆了传统认知：现代人类并非源自单一祖先群体，而是两个百万年前分离又重逢的远古族群交融的产物。这项基于全基因组测序技术的突破性研究，为人类演化史描绘出更复杂的图景。

研究团队通过自主开发的cobraa算法，分析了国际千人基因组计划的基因数据。结果显示，约150万年前，人类祖先分裂为两个独立演化群体。经过长达百万年的分离后，这两个群体于30万年前重新融合，其中一支贡献了现代人类80%的基因，另一支贡献了20%。

这一发现修正了流行二十年的单一起源论。传统观点认为，智人于20-30万年前在非洲由单一谱系演化而来。但论文第一作者Trevor Cousins博士指出，基因证据显示我们的演化历程远比想象中复杂。两个祖先群体在长期隔离中各自发展，最终的重逢塑造了现代人类的基因蓝图。研究还揭示这两个祖先群体给我们带来了不同的“遗产”：群体1曾在初期遭遇严重瓶颈期，种群数量骤减，经过百万年恢复，成为了现代人类的主要基因来源。而群体2所贡献的基因虽占比不高，但其携带的脑功能相关基因可能在人类智力演化中起关键作用。团队负责人Richard Durbin教授强调，这项研究突破传统化石研究的局限，通过现代基因数据逆向重构历史。数学模型显示，次要贡献群体的基因多分布于非功能区，暗示自然选择可能逐步清除了不兼容的突变，这种净化选择机制保障了基因组的稳定性。

这项发现不仅改写了人类起源叙事，更为物种演化研究提供新范式。当研究团队将cobraa模型应用于蝙蝠、海豚等动物基因时，同样检测到类似的祖先群体结构。Aylwyn Scally教授认为，这表明物种演化极少是单一谱系的直线发展，基因交流可能普遍存在于生物演化进程中。

关于这两个神秘祖先群体的身份，科学家推测可能是直立人、海德堡人等已知古人类，但基因谱系与化石记录的精确对应仍需更多证据。未来研究将关注群体间渐进式的基因交流，并与非洲新出土化石相印证——这些化石显示早期人类群体的多样性远超预期。

从基因组数据中解读百万年前的演化史诗，现代科技正逐步揭开生命起源的重重迷雾。正如Scally教授所言，每个现代人类的DNA里，都铭刻着超越想象的壮阔历史。

本次实验中的人头骨样本

（图片来源：剑桥大学）

参考文献：

Trevor Cousins, Aylwyn Scally, Richard Durbin. A structured coalescent model reveals deep ancestral structure shared by all modern humans. Nature Genetics, 2025; DOI: 10.1038/s41588-025-02117-1

喵星人上岗：高冷主子如何变身心灵治愈师

在动物辅助治疗领域，治疗犬向来是元老级员工，从大学校园到医院病房，这些毛茸茸的心理治疗师用湿漉漉的鼻子化解了无数人的焦虑。但最新研究显示，某些看似高冷的喵星人可能也具备上岗资质——只要它们愿意屈尊展现自己的呼噜声和温柔头槌。

华盛顿州立大学教授Patricia Pendry与比利时研究团队在《Animals》期刊发表的研究，揭开了治疗猫的神秘面纱。他们通过标准化行为评估调查了数百位比利时铲屎官，发现参与动物辅助治疗的猫主子们确实与众不同。

传统观念认为猫科动物不适合当治疗师，但研究数据给出了不同答案。Patricia Pendry指出，入选治疗项目的猫咪表现出与治疗犬相似的特质：“社交达猫”属性满点，主动营业意愿强烈。这些喵界社牛不仅对人类格外友好，与其他猫相处时也显得游刃有余。最令人意外的是，它们对被铲屎官举高高表现出惊人耐心——这在喵星人界堪称稀有技能。

虽然汪星人长期占据治疗动物主力位置，但研究显示引入猫咪可能拓展服务人群。对于部分需要安静陪伴的群体，治疗猫轻柔的呼噜声或许比狗狗的热情飞扑更具安抚效果。不过专家特别提醒，并非所有主子都适合这份工作。与经过系统训练的治疗犬不同，治疗猫更多是天赋型选手，某些个体天生具备服务特质。虽然布偶猫、缅因猫等品种常被视作社交能手，但研究发现关键差异存在于个体而非品种之间。

目前欧洲在治疗猫应用上走在前列，研究开展地比利时正逐步扩大喵星人治疗团队，而在大西洋彼岸的美国，医院和校园仍以治疗犬为主力军。这种地域差异或许与人们对猫咪的传统认知有关——毕竟要让高冷的猫配合演出，听起来就像让猫自愿洗澡般充满挑战。

尽管研究结果令人振奋，科学家们强调这仅是探索喵星人治疗潜能的第一步。核心问题仍未解决：这些暖心特质究竟是天生自带，还是后天培养？如何确保治疗工作不会给猫造成心理压力？正如Patricia Pendry所说，我们既要发掘猫咪的治愈力，更要守护它们作为主子的尊严。或许在不远的未来，医院候诊室里会出现这样的场景：有人抱着金毛犬开怀大笑，也有人对着波斯猫安静微笑——毕竟治愈心灵的温柔力量，从来都不只有一种打开方式。

猫猫也用自己的方式爱着你

（图片来源：WSU.edu）

参考文献：

Joni Delanoeije, Christel Palmyre Henri Moons, Els Helena Karel Anna Peeters, Patricia Pendry. Behavioural Profile Differences Between Cats in Animal-Assisted Services (AAS) and Non-AAS Cats Using the Fe-BARQ in Flanders. Animals, 2024; 15 (1): 33 DOI: 10.3390/ani15010033

海底望远镜破解物理学终极谜题

量子引力堪称现代物理学最大的未解之谜。爱因斯坦的广义相对论统治着星空之大，量子力学掌控着微粒之幽，但两者就像水火不容的冤家，至今无法统一。科学家们将目光投向中微子，这个既没有电荷又几乎不与物质互动的粒子，可能正是连接两个世界的信使。在地中海2500米深的海底，一座名为KM3NeT的水下天文台正悄然捕捉着这个宇宙中最神秘的访客——中微子。

每秒钟都有数万亿个中微子穿透你的身体，它们来自太阳核聚变、超新星爆发甚至宇宙大爆炸。但想抓住这些隐身高手可不容易——只有当某个中微子偶尔撞上海底水分子，激发出切伦科夫辐射的蓝色闪光时，KM3NeT的球形探测器阵列才能捕捉到蛛丝马迹。这座由法国土伦外海延伸至地中海的巨型设施，就像水下版的《三体》红岸基地，默默监听着来自宇宙深处的密码。

中微子最神奇的特性当属变脸绝技。它们能在飞行途中切换三种不同形态（科学家称为味振荡），这种量子叠加态需要保持相干性才能规律变化。而量子引力理论预言，时空本身的量子涨落可能破坏这种相干性，就像顽皮精灵打乱舞步节奏——这种现象就是退相干。

来自西班牙瓦伦西亚大学的物理学家Nadja Lessing带领团队，利用KM3NeT的ORCA探测器分析了大量中微子数据。结果出乎意料：这些穿越地球的幽灵粒子依然保持着优雅的振荡节奏，没有出现理论预测的混乱舞步。这相当于给量子引力效应划定了更严格的限制——即便时空确实存在量子泡沫，它对中微子的扰动强度也低于当前探测极限。

科研界有句老话：“没结果也是一种结果。”正如Lessing解释，排除错误选项本身就是重大进步。研究不仅刷新了量子引力效应的强度上限，更为未来观测指明了方向。毕竟在中微子领域，每一次看似平静的数据背后，都可能暗藏颠覆认知的惊涛骇浪。

有趣的是，这场深海追猎还藏着物理学家的智慧博弈。由于量子引力效应难以区分于其他干扰因素，中微子因其孤傲性格（几乎不与任何物质互动）成为理想研究对象。就像侦探选择最不可能说谎的证人，科学家相信，若在中微子身上发现退相干，必定是量子引力在作怪。

KM3NeT未来将继续升级，用更灵敏的探测器捕捉更细微的时空涟漪。或许某天，某个来自深空的中微子会带着量子引力的指纹，为人类解开时空本质的终极谜题——毕竟，连穿透整个地球都面不改色的粒子，大概也不会介意帮物理学家一个小忙。

中微子与水分子相互作用的示意图 

（图片来源：creativecommons.org）

参考文献：

Search for quantum decoherence in neutrino oscillations with six detection units of KM3NeT/ORCA, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2410.01388

现场直播：科学家首次捕捉DNA拆封时刻画面

我们体内正有数万亿台纳米级拆弹专家在工作——它们以每秒500次的速度精准剪开DNA双螺旋，为细胞分裂按下启动键。自1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构以来，科学家就知道复制前必须解开这串分子拉链。但具体如何操作，始终是未解之谜。

最近，沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的Alfredo De Biasio团队在《自然》杂志揭开了这场分子魔术的序幕，首次拍到了DNA解旋酶开工的15个关键动作帧。这项突破性研究结合了冷冻电镜和深度学习技术，就像给分子世界装上了4K高速摄像机。科学家们观察到，被称为分子剪刀手的解旋酶，在ATP燃料驱动下，用六活塞引擎般的精密结构撬开DNA双链。整个过程犹如纳米级的探戈，每个原子位移都暗藏生命延续的密码。

De Biasio团队发现，解旋酶其实是个策略大师——它会同时在两个点位撕开DNA，像专业拆弹手同时剪断两根引线。这种双管齐下的战术，既保证了拆解效率，又避免了能量浪费，堪称自然界的纳米工程典范。研究还颠覆了传统认知：ATP不仅是燃料，更是智能开关。每消耗一个ATP分子，就像给引擎注入一滴汽油，解除物理束缚的同时增加系统混乱度。这种熵增驱动的机制，让解旋酶能像上发条的机械鼠般持续前进。De Biasio生动比喻，整个过程就像捕鼠夹弹簧蓄力，瞬间爆发完成链体分离。

两个解旋酶通过精妙配合，实现双向解链而不卡顿。这种分子级别的协同作业，启发了科学家设计新型纳米机器人——未来或许能开发出像解旋酶一样高效的能量转换装置，在药物递送或微创手术领域大显身手。

该研究不仅破解了生命复制的开机密码，更为纳米技术提供了设计蓝图。正如团队成员Samir Hamdan所说，当我们能看清每个原子的舞步时，就离编写生命程序又近了一步。下次当你剪指甲或头发再生时，别忘了向体内这些工作了三十亿年的纳米工程师致敬——正是它们永不停歇的分子之舞，让生命得以在时光长河中持续绽放。

（图片来源：阿卜杜勒国王大学）

作者：牧心