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闪电确是同位素产生的,成因探明

发布时间:2019-08-15 05:44编辑:科学浏览(63)

    《自然—催化》

    英国《自然·通讯》杂志11月20日发表的一项行星科学研究称,欧洲科学家集合“卡西尼”号探测器13年的观测数据,终于揭示土星最大的卫星——土卫六“泰坦”上“凛冬”的成因。该现象此前一直未得到解释,但“卡西尼”号任务的观测揭示了其大气的运动机制。

    据英国《自然》杂志11月21日在线发表的一项物理学研究称,科学家通过辐射探测器首次发现了决定性证据:闪电能够引发大气核反应,并产生放射性同位素。该发现意味着闪电终于成为人们已知的可产生同位素的自然通道,同时也为深刻理解气象中物理学极端事件打开了一扇窗。

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    磁场远程控制化学反应

    土卫六是土星最大的卫星,在太阳系内,只有土卫六拥有原理与地球水循环相似的“甲烷循环”,其也位列太阳系中最有可能孕育生命的星体榜单前5名。天文学家视“泰坦”为最接近地球环境的卫星,对其探索将有助人类揭开自身诞生之谜。

    云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象很常见,但人们对其具体过程的认识,并不如想象中的透彻。闪电过程中的主要物理和化学过程都是在闪电通道内进行的,目前科学家认为,闪电中伽马射线的能量应该可以导致大气中的光核反应,从而产生中子和正电子。然而,这一反应长久以来都没有决定性的观测证据。

    本周自然新子刊《自然-催化》在线发表的一篇论文,描述了一种用磁场远程开启化学反应的方法。该技术实现在特定地点和时间释放分子,它在选择性药物输送中有潜在应用价值。

    《自然—催化》11月21日在线发表的一篇论文描述了一种用磁场远程开启化学反应的方法。该技术实现在特定地点和时间释放分子,它在选择性药物输送中有潜在应用价值。

    科学家此前发现,极地热点的形成是一种季节性现象,会发生在春分后土卫六的高层大气中。然而,在2012年,土卫六南极热点突然降温,导致一个强大的冬季极地涡旋的形成,但对土卫六气候进行精准模拟的模型却并未预测到该事件。

    此次,日本京都大学一个科研团队利用4台辐射探测器,于2017年2月6日发生在日本的一场雷暴中,检测到中子和正电子信号。根据最新数据,研究人员发现,闪电引发了一波伽马射线光子与大气核碰撞,并产生核反应。而大气中的光核反应产生中子和不稳定的放射性同位素,并在衰变中产生正电子。

    通常,酶遇到一个特定靶标会快速反应。将一个药物分子连接到与酶接触时才会释放的基质上是可实现的。然而,在正常条件下,选择性成为一个难题:一旦酶与基质相遇,药物就会被立即释放。

    通常,酶遇到一个特定靶标会快速反应。将一个药物分子连接到与酶接触时才会释放的基质上是可实现的。然而,在正常条件下,选择性成为一个难题:一旦酶与基质相遇,药物就会被立即释放。

    鉴于此,英国布里斯托大学研究人员尼古拉斯·提恩拜及其同事,集合了美国国家航空航天局现已退役的“卡西尼”号土星探测器任务在过去13年里采集的信息,详细调查了土卫六大气中南极漩涡的形成和演化。他们发现,热点产生的痕量气体有强大的降温效应,气体的积聚导致热点从2011年的高温状态转变为2012年到2015年的“冷点”。

    早在2014年,美国科学家的研究就已表明,几乎任何类型的雷暴均可以产生伽马射线,包括那些非常微弱的雷暴,而此次的研究证明,这种迅猛地放电过程能够引发大气核反应。研究人员表示,该发现也使闪电成为地球上已知的第二条自然通道,可在和宇宙射线互相作用后产生碳13、碳14和氮15等同位素,这一基础科研成果将对未来的天体研究具有重要意义。

    美国乔治亚大学的Sergiy Minko及同事通过分别将酶和基质连接到不同的氧化铁纳米粒子上,解决了以上难题。他们将这些粒子包在聚合物涂层中,确保它们不会互相作用。作者表明,在没有磁场的条件下,连在纳米粒子上的酶与连在纳米粒子上的基质不会产生反应,因此药物不会被释放。然而,一旦开启磁场,纳米粒子在力的作用下聚拢,聚合物涂层融合,于是指定的化学反应发生,药物被释放。作者在一项概念验证研究中使用该方法,证明它可用于释放化疗药物阿霉素来杀死癌细胞。

    美国佐治亚大学的Sergiy Minko及同事通过分别将酶和基质连接到不同的氧化铁纳米粒子上,解决了以上难题。他们将这些粒子包在聚合物涂层中,确保它们不会互相作用。作者表明在没有磁场的条件下,连在纳米粒子上的酶与连在纳米粒子上的基质不会产生反应,因此药物不会被释放。然而,一旦开启磁场,纳米粒子在力的作用下聚拢,聚合物涂层融合,于是指定的化学反应发生,药物被释放。作者在一项概念验证研究中使用该方法,证明它可用于释放化疗药物阿霉素来杀死癌细胞。

    研究表明,一个极地热点温度骤降,正是因为大气中痕量气体的增加。这些大气高层中具有制冷效应的痕量气体的产生以及由此形成极地漩涡的现象,也只存在于土卫六。

    《自然》

    “卡西尼”号虽已燃烧殆尽,但该任务搜集的所有数据仍有巨大的分析价值。研究人员称,对土卫六来说,尽管“凛冬”已至,但2016年到2017年“卡西尼”号进入土星大气层前的最后观测表明,热点将重现该星球。

    闪电产生放射性同位素

    《自然》11月23日发表的一项研究称,闪电能够引发一项大气核反应,并产生放射性同位素。

    一般认为,闪电中伽马射线的能量可以导致大气中的光核反应,从而产生中子和正电子。然而,该反应并未有决定性的观测证据。

    日本京都大学的Teruaki Enoto和同事用四台辐射探测器,在2月6日发生在日本的一场雷暴中检测到中子和正电子信号。根据他们的数据,作者提出闪电引发的一波伽马射线光子与大气核碰撞,并产生核反应。大气中的光核反应产生中子和不稳定的放射性同位素,并在衰变中产生正电子。作者表明该发现使闪电成为已知地球上第二条可在宇宙射线互作后产生13C、14C和15N等同位素的自然通道。

    《自然—通讯》

    痕量气体增加让土卫六温度骤降

    《自然—通讯》11月22日发表的一项研究称土星最大的卫星土卫六上的一个极地热点温度骤降可能因为大气中痕量气体增加。该现象此前一直未得到解释,但是卡西尼任务的观测揭示了此现象的运动机制。

    极地热点的形成是一种季节性现象,发生在春分后土卫六的高层大气中。然而,在2012年,南极一个热点的突然降温导致一个强大的冬季极地涡旋的形成,模型并未预测到此事件。

    英国布里斯托大学的Nicholas Teanby及同事利用卡西尼任务在过去13年里采集的信息,调查土卫六大气中南极漩涡的形成和演化。他们发现热点产生痕量气体,气体的积聚导致热点从2011年的高温状态转变为2012年到2015年的冷点。

    这些在大气高层的冷却痕量气体的产生和接下来极地漩涡的形成只存在于土卫六。然而,2016年到2017年卡西尼任务最后的观测(之后进入土星大气层)表明热点或将重现。

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