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2023年03期

专题 | 深海“炊烟”：海底热液口的秘密

地球系统科学是当前地学的指导思想，其核心要义是地球各圈层的相互作用，使地球保持生机和活力。即使是在万米深渊，岩石圈、水圈和生物圈的交互作用也广泛存在。大洋深处的水火交融，形成了奇特的地质景观——深海烟囱，也孕育了别样的生态系统，这为地球系统书写了特殊的篇章。黑烟囱与白烟囱的发现上天、入地、下海一直是人类的梦想，数千年来人类不曾停下探索海洋的步伐，但即使是在今天，我们对海底世

专题 | 深海“丛林”：海底热液口生物群落

自20世纪70年代海底热液口被发现以来，科学家对热液口的生物群落、食物网和生态系统进行了深入研究，不断有新的发现。生命起源的启示热液口环境与生命史密切相关，其可能是生命起源的地方[1]。从生物栖息的角度来看，热液口在整个地球历史上都极为重要。研究人员经过对黑烟囱附近的生物群落进行分析后发现，深海黑烟囱中喷出的硫化物流体中所含有的硫化氢、甲烷等气体能够被附近的嗜热、嗜硫细

专题 | 深海“丹炉”：海底热液口物质循环

物质和能量交换是一个系统保持活力的基础，作为一颗生命星球，地球的物质和能量交换广泛存在于各个尺度的过程中。大洋深处水与火的交融形成了热液喷口系统，该处发育了特殊的生态系统。这个系统就像一个小型“炼丹炉”，对来自海水和洋壳的物质进行混合加工，这个过程会对“水—岩”界面的物质循环产生显著影响。生物地球化学循环任何一个生命体都需要从外界摄取物质和能量，这是生命活动的基本规律。从宏

前沿 | 人造细胞的构建与应用

细胞是生命体最基本的结构和功能组成单位。细胞膜的组分包括磷脂和膜蛋白。磷脂双分子层作为细胞膜的基本骨架，将细胞内和细胞外环境隔开，形成封闭的隔室，使细胞内部进行独立的代谢活动。细胞内的生物分子如何组织从而有序有效发挥作用，是科学家们迫切想要解决的问题。然而，即便是最简单的单细胞生物，在目前的生物学认知中也是极其复杂的。因此，利用化学、生物学、物理学等多学科的知识，按照“自下而上

前沿 | 多组学时代下的航天员健康风险研究

2022年11月30日，神舟十五号飞船搭载的三名航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号乘组在太空成功会师，这是中国航天员首次“太空会师”，也是中国航天的又一个历史性时刻。回顾中国载人航天的历史，从1992年中国载人航天工程（921工程）正式实施以来，已成功发射了载人飞船、空间实验室，并建造了空间站。在此过程中，越来越多的航天员进入太空，在轨驻留时间也从最初的20多个小时增加到现在的

前沿 | 大自然的实与虚

从牛顿时代起，物理学家开始使用数学来描述世界。在经典物理学中，实数可以完整描述所有经典物理量，虚数仅仅是为了计算方便而引入的计算工具。在薛定谔、海森堡等量子力学先驱建立量子力学的过程中，虚数以第一原理的形式被引入理论。但它在量子力学中仍是抽象的概念，物理学家并没有赋予其任何实际的物理意义。因为，通过实数概率值的形式可以完成对量子力学实验的描述，并不需要虚数。然而，物理学的目标是通过

论坛 | 传统生态知识与自然资源管理和保护

建设人与自然和谐共生的现代化社会需要各界人士的参与和支持，其中包括生活在生物多样性热点地区或自然保护地周边社区的居民。2021年，联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会在我国昆明举办，大会通过的《昆明宣言》已经“认识到土著人民和地方社区通过运用传统知识、创新和做法，以及他们对传统土地和领地上的生物多样性的管理，为保护和可持续利用生物多样性做出贡献”[1]。在全球范围内已经涌现出不少地方社区利用

知识讲堂 | 高精度成像解析技术与化石无损检测

近十几年来，中国古生物学的一系列优秀成果接二连三地发表在世界一流学术期刊上。其中，2013年报道的使人类颜面部骨骼组合首次登上演化舞台的全颌鱼标本，让我们找到了介于盾皮鱼纲和硬骨鱼纲两大类群之间的“缺失环节”；2017年报道的全世界首枚三维立体保存的翼龙蛋胚胎，首次证明翼龙孵化出壳后幼龙只会走、不会飞，这对了解和揭示翼龙生命史具有重要意义……这些研究成果的背后，都离不开高精度的计算

科学源流 | 亚历山大罗夫的数学成就与教育思想

帕维尔·谢尔盖维奇·亚历山大罗夫（Pavel Sergeevich Aleksandrov）是苏联最具影响力的几位数学家之一。他的许多工作都得到了学界高度认可，尤其是，作为创始人之一，他在拓扑学上做出的巨大贡献，使他成为20世纪居于前列的数学大师。走上数学的道路亚历山大罗夫1896年5月7日出生于俄国博戈罗茨克（现今诺金斯克），父母都接受过良好教育，他们对亚历山大罗夫有着很

科学源流 | 风暴瓶的历史及传播

风暴瓶，又名天气瓶，是一种用来预测天气的透明玻璃瓶。风暴瓶于18、19世纪已为欧洲熟悉并使用。法国科幻小说《海底两万里》[1]第12章中也提到风暴瓶：“当瓶中混合物分解就预告了暴风雨的来临”，并将其作为诺第留斯号航行必备的仪器。雨果在流亡海岛期间创作的小说《海上劳工》[2]中，热尔特雷船长列举了许多预示风暴来临的物象征兆，其中即包含风暴瓶：“我有一根气候变化预测管，它显示的征兆也不妙。”据此推测雨

科学源流 | 中国脉冲星观测研究的发展历程

1967年发现脉冲星轰动世界。发现者之一的休伊什获得1974年诺贝尔物理学奖。随后脉冲星的观测研究成为国际最热门的研究领域之一。当时我国天文界无人问津，直到1976年才有关于脉冲星的研究论文发表，而脉冲星的观测研究一直处于空白状态。拉开脉冲星观测研究的序幕 1988年我到澳大利亚使用Parkes的64米射电望远镜观测脉冲星很成功，获得南天脉冲星偏振观测最大的一个观测样本，随后发表了3篇观测结

科学源流 | 辛格与牛津版《技术史》

《技术史》是技术史领域的一部恢宏巨著，第Ⅰ—Ⅴ卷由伦敦大学教授、英国科学史学会主席、国际科学史联合会主席辛格（C. J. Singer， 1876—1960）等四位国际知名科学技术史学家主编，200多位各领域专家学者撰稿，内容涵盖远古时期至19世纪末手工业和机器工业的各个技术门类。一经问世便在国际学术界引起热烈反响，很快被译成意大利语、日语等并出版。1978年，前五卷主编之一的威廉

科学源流 | 王大中与清华大学的核能研究

2021年11月3日，中国2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重召开，第十届全国政协常委、清华大学原校长、清华大学核能技术设计研究院原院长兼总工程师王大中院士荣获“国家最高科学技术奖”。建堆建人 1953年夏，王大中从南开中学高中毕业，考入清华大学机械系。1955年秋，清华大学从各系二年级中选出46位优秀学生到工程物理系（简称工物系），组成物八班。王大中从机械系

跟踪·扫描 | 我国首次火星探测火星全球影像图发布

[本刊讯] 2023年4月24日，以“格物致知叩问苍穹”为主题的“中国航天日”主场活动在安徽省合肥市举办。在活动的启动仪式上，国家航天局和中国科学院联合发布了一项重要研究成果——中国首次火星探测火星全球影像图。此次活动所发布的火星全球影像图由科研人员基于“天问一号”环绕器所获得的数据制作而成。“天问一号”探测器于2020年7月23日成功发射，经历202天飞行后成功进入火星轨道。环

跟踪·扫描 | 联合国政府间气候变化专门委员会第六次综合评估报告发布

[本刊讯] 2023年3月20日，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第六次评估报告《综合报告》。这份报告是IPCC系列报告的总结，由包括中国科学家在内的全球93位学者共同撰写，是人类社会过去十年来关于气候变化研究成果的集中体现。根据该报告，2011—2020年间地球表面平均温度比1850—1900年的平均温度增加了1.1℃，大气中温室气体的含量也持续增加，以温室气体排放为代表的人类活

跟踪·扫描 | 足式机器人领域取得重要研究成果

[本刊讯] 哈尔滨工业大学机电学院高海波教授团队在野外足式机器人环境认知学习与自主导航方面取得重要进展，相关研究成果于2023年5月10日发表在《国家科学评论》（National Science Review）上。足式机器人具有较灵活的运动性能和良好的地形适应能力。然而，野外环境复杂多变，泥沙、冰雪、积水等非几何障碍限制了其实际应用。因此，提前感知地形的物理特征信息，如软硬程度

跟踪·扫描 | 中国科学家发现激酶调控精子发生机制

[本刊讯] 上海科技大学生命学院高冠军团队以“睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸激酶介导的泛磷酸化有助于精子发生和男性生育能力”为题，阐明了睾丸特异性丝氨酸/苏氨酸激酶（TSSK）调控精子发生和雄性不育的分子机制，这对于了解男性不育的原因和开发男性避孕药物有重要理论意义。相关成果于2023年5月6日发表于《自然—通讯》上。精子发生是一个高度复杂、保守的细胞分裂和分化过程，包括精原细胞的增殖和分化、精母细

跟踪·扫描 | 黑洞成像研究取得进展

[本刊讯] 在国家自然科学基金项目等资助下，中国科学院上海天文台路如森国际团队，在对位于著名近邻射电星系M87中心的超大质量黑洞所开展的成像研究中取得新进展，探测到连接该黑洞及其相对论性喷流的环状吸积结构，相关成果以“M87中连接其黑洞和喷流的环状吸积结构”为题，于2023年4月26日在线发表在《自然》（Nature）杂志上。目前普遍认为几乎所有星系都在其中心寄居着一个超大质量

跟踪·扫描 | 国际热核聚变实验堆多功能机械臂将用上中国“关节”

[本刊讯] 全球首台45T摆线齿轮减速机在湖北斯微特传动有限公司制造园区（以下称斯微特传动）正式交付启运。该减速机由中国科学院合肥物质科学研究院与斯微特传动合作，历时三年半研制完成，是目前世界上首台集高精度、大减速比和超大扭矩于一体的最大载重RV减速机，标志着我国在RV减速机领域取得重大突破。 RV减速机是一种行星传动加上摆线传动的二级传动机构，通过差齿传动完成减速。 RV减速机同时啮合齿轮数多