为期一周的论文《自然简介》(发表于20210527)
《自然》, 2026年5月27日593卷7860期
《自然》2021年5月27日第593卷第7860期。
天文学天文学
木星内部条件下氢氦不混溶的证据
在木星内部条件下氢氦不混溶的证据
作者:s .布里古、p .卢贝尔、m .米洛特、J. R .瑞格、P. M .塞勒斯、J. H .埃格特等。
链接:
/articles/s 41586-021-03516-0
摘要
温暖致密的氢氦混合物的相行为影响着人们对木星和土星及其内部结构演化的认识。然而，尽管H-He相意义重大，但在相关行星条件下，其相行为仍然难以约束，因为通过计算确定它极具挑战性，极端温度和压力也难以通过实验实现。
研究小组报道，在金刚石压砧中经过预压缩的2He样品可以通过激光驱动冲击压缩达到合适的温度和压力。这使得研究小组能够探测到木星内部条件下H-He混合物的性质，并揭示了沿愚公牛曲线的不混溶区。
样品反射率明显的不连续变化表明，在10200 K，该区域终止于150 GePa以上；在4700 K时，93 GPa以上的反射率发生了更微妙的变化。考虑到木星的压力-温度分布，这些近原太阳混合物的实验不混溶约束表明，H-He相分离影响了木星的很大一部分，研究小组估计这部分约占木星半径的65，438+05%。
这一发现为木星模型提供了微物理支持，该模型使用分层内部来解释朱诺和伽利略航天器的观测结果。
摘要
温暖稠密的氢氦混合物的相态影响了我们对木星和土星的演化及其内部结构的理解。但是，尽管它很重要，在相关行星条件下的相行为仍然很少受到限制，因为它很难通过计算来确定，并且因为温度和压力的极限很难通过实验来达到。在这里，我们报道了适当的温度和压力可以通过在金刚石砧座中预压的H2氦样品的激光驱动冲击压缩来获得。这使我们能够探索木星内部条件下混合物的性质，揭示了沿着胡戈尼奥特的不混溶区域。样品反射率的明显不连续变化表明，该区域在10，200开尔文处结束于6543 8+050千兆帕斯卡以上，并且在4700开尔文处93千兆帕斯卡以上发生更细微的反射率变化。考虑到木星的压力-温度曲线，这些近原太阳混合物的实验不混溶约束表明，相分离影响了木星内部的很大一部分——我们估计大约15%的半径。这一发现为木星模型提供了微物理支持，这些模型调用分层内部来解释朱诺和伽利略航天器的观测结果。
材料科学
电荷中性石墨烯中的长程非拓扑边缘电流
电荷中性石墨烯中的长程非拓扑边缘电流
作者:a .阿哈龙-斯坦伯格、a .玛格丽特、D. J .佩雷罗、k .巴加尼、t .霍尔德、y .米亚苏多夫等。
链接:
/articles/s 41586-021-03501-7
摘要
范德华异质结构显示出许多独特的电子性质。单层、双层和薄层石墨烯、过渡金属二卤化物和莫尔超晶格都表现出明显的非局域效应。
然而，这些效应的起源引起了激烈的争论。特别是石墨烯，在电荷为中性时表现出极大的非局域性，吸引了各种解释。
利用尖端上的SQUID进行纳米尺度的热成像和扫描门成像，研究团队证明了石墨烯边缘的常见电荷积累会导致巨大的非局域性，导致支持长程电流的狭窄导电通道。
出乎意料的是，虽然边缘电导在零磁场下对电流的影响很小，但在中等磁场下会导致边缘和体输运之间的场致去耦。由此产生的巨大非定域性，在电荷为中性且远离边缘无序时，产生了对边缘无序敏感的奇异流型，在这种流型中，电荷可以抵抗全局电场流。
观察到的一维边缘输运具有普适性和非拓扑性，有望支持许多电子系统中的非局域输运，为许多争议的深入研究提供线索，并将其与系统边缘的远程引导电子态联系起来。
摘要
范德华异质结构显示出许多独特的电子性质。已经发现单层、双层和几层石墨烯、过渡金属二硫族化物和莫尔超晶格显示出显著的非局域效应。然而，这些影响的起源是激烈辩论的。特别是石墨烯，在电中性时表现出巨大的非局域性，这一惊人的行为引起了不同的解释。使用尖端上的超导量子干涉装置(SQUID-on-tip)进行纳米级热和扫描门成像，在这里我们证明了石墨烯边缘经常发生的电荷积累导致巨大的非局域性，产生支持长程电流的狭窄导电通道。出乎意料的是，虽然边缘电导对零磁场中的电流几乎没有影响，但它导致了中等磁场下边缘和体输运之间的场致去耦。在电中性和远离电中性时，所产生的巨大非局域性会产生对边缘无序敏感的奇异流动模式，其中电荷可以逆着整体电场流动。观察到的一维边缘输运是一般的和非拓扑的，并预计支持许多电子系统中的非局域输运，提供了对众多争议的见解，并将它们与系统边缘的长程电子态联系起来。
来自卤化铅钙钛矿纳米立方体的钙钛矿型超晶格
卤化铅钙钛矿纳米立方体的钙钛矿超晶格
作者:ihor cherniukh，Gabriele rainò，thilo st？ferle，Max Burian，Alex Travesset，Denys Naumenko等。
链接:
/articles/s 41586-021-03492-5
摘要
铯-铅卤化物钙钛矿纳米晶体是用于长程有序超晶格的有希望的构建块，因为它们具有明亮的三重态激子的高振荡强度、缓慢的去相位(相干时间高达80皮秒)和最小发射线的不均匀加宽。到目前为止，只有单组分超晶格和简单的立方堆叠被这些纳米晶体设计出来。
研究组提出了钙钛矿型(ABO3 _ 3)二元和三元纳米晶超晶格，由立方CsPbBr3 _ 3纳米晶(占据B和/或O晶格位)、球形Fe3O4或NaGdF4 _ 4纳米晶(A位)和截断立方PbS纳米晶(B位)的形状取向组装而成。
这些ABO3 _ 3超晶格，以及研究组展示的二元NaCl和Al _ B2超晶格结构，都表明CsPbBr3 _ 3纳米立方体是高度取向和有序的。它们还表现出超荧光，这是一种集体发射，导致光子爆发，具有超快辐射衰减(22皮秒)，可用于定制超亮(量子)光源。
该研究组的工作为进一步探索复杂有序的具有有用功能的钙钛矿介观结构奠定了基础。
摘要
卤化铯铅钙钛矿纳米晶体是长程有序超晶格的有希望的构建模块，这是由于明亮的三重态激子的高振荡器强度、缓慢的去相位(相干时间高达80皮秒)和发射线的最小不均匀加宽。到目前为止，只有简单立方堆积的单组分超晶格是从这些纳米晶体设计出来的。在这里，我们提出了钙钛矿型(ABO3)二元和三元纳米晶体超晶格，其通过空间稳定的高发光立方CsPbBr3纳米晶体(占据B和/或O晶格位置)、球形Fe3O4或NaGdF4纳米晶体(A位置)和截头立方体PbS纳米晶体(B位置)的形状定向共组装来产生。这些ABO3超晶格，以及我们展示的二元NaCl和AlB2超晶格结构，表现出CsPbBr3纳米立方体的高度取向有序性。它们还表现出超荧光——一种集体发射，导致超快辐射衰减(22皮秒)的光子爆发，可以定制用于超亮(量子)光源。我们的工作为进一步探索复杂、有序和功能有用的钙钛矿介观结构铺平了道路。
地球科学
从2003年到2009年，全球陆地蒸散量增加了10%
从2003年到2019年，全球陆地蒸散量增加了10%。
作者:马德琳·帕斯卡利尼-坎贝尔，约翰·t·雷格，克里斯克什凯什·钱德丹·普尔卡&；马修·罗德尔
链接:
/articles/s 41586-021-03503-5
摘要
全球陆地蒸散的精确量化对于理解全球水循环的可变性是必要的，这种可变性在气候变化下预计会加剧。目前，全球蒸散产品的来源很多，包括模型、遥感和野外观测。
然而，现有的方法包含大量的不确定性；比如和模型结构有关，或者观测值上升到全局层面。因此，全球蒸散的变化和趋势尚不清楚。
课题组研究表明，从2003年到2019年，全球陆地蒸散量增加了10 2%，陆地降水越来越分成蒸散而不是径流。
其结果是基于全球陆地蒸散量的独立水平衡集时间序列和相应的不确定性分布。使用的数据来自重力恢复和气候实验(GRACE)和GRACE-FO卫星。
全球陆地蒸散的变化与厄尔尼诺-南方涛动正相关。然而，这一趋势的主要推动力是地表温度的上升。
研究小组的发现为全球陆地蒸散提供了一个观测约束，这与气候变暖下全球蒸散将增加的假设是一致的。
摘要
全球陆地蒸散量的精确量化对于理解全球水循环的可变性是必要的，而在气候变化下，全球水循环的可变性预计会加剧。目前的全球蒸散产品来自各种来源，包括模型、遥感和现场观测。然而，现有的方法包含大量的不确定性；例如，涉及模型结构或把观测结果提升到全球水平。因此，全球蒸散的变化和趋势仍不清楚。在这里，我们显示全球陆地蒸散在2003年和2019年之间增加了102/cent，陆地降水越来越多地被分成蒸散而不是径流。我们的结果是基于全球陆地蒸散的独立水平衡总体时间序列和相应的不确定性分布，使用来自重力恢复和气候实验(GRACE)和GRACE-FO卫星的数据。全球陆地蒸散的变化与厄尔尼诺正相关？o-南方涛动。然而，这一趋势的主要驱动力是不断上升的地表温度。我们的发现为全球陆地蒸散提供了一个观测约束，并且与全球蒸散在变暖的气候中应该增加的假设相一致。
控制泥炭地温室气体排放的地下水位控制
地下水位控制泥炭地的温室气体排放。
作者:C.D. Evans、M.Peacock、A.J. Baird、R.R.E. Artz、A.Burden、N.Callaghan等。
链接:
/articles/s 41586-021-03523-1
摘要
世界各地的泥炭地储存的碳比大气中自然存在的碳还多。然而，许多泥炭地受到基于排水的农业、种植发展和火灾的压力，排水泥炭地排放的温室气体仅占所有人为温室气体的3%左右。通过保护未排水的泥炭地和重新湿润排水系统，人们正在加紧努力抑制这种排放。
研究小组报告了英国和爱尔兰16个站点的CO2涡动协方差数据和41个站点的CH4静态箱测量数据，并将这些数据与所有主要泥炭生物群落的公布数据相结合。
结果表明，年平均有效地下水位(WTDE即通气泥炭层的平均深度)超过了所有其他与温室气体排放有关的生态系统和管理控制。
研究小组估计，WTDe每减少10厘米，CO2和CH4排放的净变暖效应(全球变暖潜力为100年)将每年每公顷减少至少3吨CO2，直到WTDe小于30厘米。进一步提高水位将继续产生净冷却效应，直到WTDe位于地表10 cm以内。
结果表明，在不停止农业泥炭地生产性利用的情况下，可以大幅度减少其温室气体排放。例如，将所有排水农业泥炭地的WTDe减半可以减少相当于超过65，438+0%的全球人为排放量。
摘要
全球泥炭地储存的碳比大气中自然存在的碳要多。然而，许多泥炭地受到以排水为基础的农业、种植园开发和火灾的压力，相当于排干泥炭地排放的所有人为温室气体的3%左右。通过保护未排水的泥炭地和重新湿润排水系统，抑制这种排放的努力正在加强。在这里，我们报告了来自英国和爱尔兰16位置的二氧化碳的涡动协方差数据和来自41位置的甲烷的静态箱测量。我们将这些数据与来自所有主要泥炭地生物群落的公开数据相结合。我们发现年平均有效地下水位深度(WTDe即充气泥炭层的平均深度)超越了所有其他与生态系统和管理相关的对温室气体流量的控制。我们估计，WTDe每减少65，438+00厘米，CO2和CH4排放的净变暖影响(65，438+000年全球变暖潜能值)就可以减少，相当于每公顷每年至少减少3吨CO2，直到WTDe少于30厘米。进一步提高水位将继续产生净冷却效应，直到WTDe在地表10 cen时间内。我们的结果表明，用于农业的泥炭地的温室气体排放可以大大减少，而不必停止它们的生产性使用。例如，将所有排干的农业泥炭地中的WTDe减半，可以减少相当于超过1%的全球人为排放量。
社会学
人类流动的宇宙访问定律
人群流动的普适规律
作者:Markus Schl？普费尔，董磊，凯文·奥基夫，保罗·桑蒂，迈克尔·塞尔，哈德里恩·萨拉特，等等。
链接:
/articles/s 41586-021-03480-9
摘要
人口流动影响到城市的许多方面，从城市的空间结构到城市对流行病的反应。它最终是社会互动、创新和生产力的关键。
研究团队揭示了一个简单而稳健的标度律，它基于全球不同城市的大规模人口流动数据，捕捉了人口流动的时空谱。根据这一定律，任何地方的游客数量都会随着其到访频率与旅行距离的乘积的平方反比而减少。
研究组进一步证明，流向不同地方的时空流产产生了显著的空间集群，其区域分布遵循齐夫定律。最后，建立了基于探索和优先回报的个体流动模型，为所发现的标度律和涌现的空间结构提供了机制解释。
这项研究的结果证实了人文地理学中长期存在的猜想，并允许预测人的重复流动，这为在城市规划、交通工程和减少流行病方面的应用提供了依据。
摘要
人口流动影响着一个城市的许多方面，从它的空间结构到它对流行病的反应。它最终也是社会互动、创新和生产力的关键。然而，我们对人口流动总量的定量理解仍不完整。现有的模型——如引力定律或辐射模型——专注于人口流动的纯粹空间依赖性，没有捕捉到对同一地点重复访问的不同频率。在这里，我们揭示了一个简单而稳健的比例定律，该定律基于全球各个城市的大规模人口流动数据，捕捉了人口流动的时间和空间谱。根据这一定律，任何地点的游客人数都随着他们的到访频率和旅行距离的乘积的平方反比而减少。我们进一步表明，流向不同位置的时空流产生了显著的空间集群，其区域分布遵循Zipf定律。最后，我们建立了一个基于探索和优先回报的个体迁移模型，为所发现的标度律和新出现的空间结构提供了一个机械的解释。我们的发现证实了人类地理学中长期以来的推测，并允许预测经常性的流量，为城市规划、交通工程和减少流行病的应用提供了基础。