12月19日《科学》杂志精选

2014年《科学》年度突破

“罗塞塔”飞船和它的被称作Philae的着陆舱在11月成为标题新闻，当时Philae在一个名叫67P/Churyumov-Gerasimenko的快速运行的彗星表面着陆。但是，据《科学》的编辑说，科学的好戏还在后头；他们将“罗塞塔”与67P的相会放在其年度科学突破的名单之首。2014年10大突破名单中还包括了在医学、机器人、合成生物学及古生物学——仅举数例——中的突破性进展。但“罗塞塔”和Philae因为它们的初步结果而夺得了最高荣誉，这些结果已经对彗星的形成和演化有了新的了解。Philae的着陆比预计的要更艰难，但它代表了史上第一次在某彗星上着陆，而飞行使命管理人员表示，不管怎么说，全部科学发现中的80%将来自其母船“罗塞塔”。“罗塞塔”飞船于2004年3月由欧洲航天局发射，它现在已经在67P轨道中运行，并有时会与该彗星表面近至10公里。其装载的仪器已经在67P的一个稀薄的大气环中检测到了水、甲烷和氢以及某些较为少见的品种，其中包括甲醛和氰化氢。这些发现或能帮助专家弄清某些彗星是否能通过输送水和有机分子而在早期地球上帮助快速启动生命现象。通过将他们的注意力放在尾随于67P之后的气体和尘埃射流，研究人员最终可能会了解到当彗星接近太阳时，它们会有多大的演化。接着，通过向后推算，他们能将时钟回拨，并也许能了解在大约45亿年前各种彗星是如何形成的。

火星神秘的甲烷及远古大气

来自好奇号探测器的新结果表明，一般来说，火星盖尔陨石坑处大气层中的甲烷浓度比模型所预测的要低，但它经常会有突增，这意味着该气体会周期性地由一个附近——但未知——的来源产生。由于地球的甲烷产生大多具有生物性来源，研究人员一直在尝试测量火星上的甲烷并对来自太空及陆基观测的相互矛盾的报告作出合理解释。如今，Christopher Webster和同事用从好奇号上装载的仪器所收集的20个月的数据来测量在盖尔陨石坑接近该探测器着陆处的该气体浓度。他们的研究揭示，火星大气中甲烷的稳定的、背景浓度低于从已知过程产生的预计量的一半；诸如光诱导的对陨石给火星带来的尘埃和有机物的分解。然而，研究人员还发现，这一背景水平的甲烷会突增约10倍——有时只是在60个火星日的过程中；这种情况令人惊讶，因为该气体预计的存在期大约有300年。他们的结果提示，甲烷偶尔会在盖尔陨石坑附近产生或排出，而一旦这些排放或产出活动期停止后，该气体会快速弥散。

由Paul Mahaffy和同事所做的另外一项研究为大约30亿~37亿年前火星大气中的氢气提供了一个快照；当时正值所谓的赫斯珀利亚纪，那时的火星要温暖和潮湿得多。专家们一直无法用火星陨石对赫斯珀利亚纪作详尽调查，但好奇号对火星的Yellowknife Bay结构的黏土直接进行了采样，测量封存其内的氢同位素。研究人员比较了氘（重氢）氢比——后者会以较快速度从黏土中逸出——并确认，该比例是地球海洋水中的该比例的约3倍。他们说，在30亿年之久的黏土中的氘氢比大约为火星大气中该比值的约一半，但它仍然要比预计的赫斯珀利亚纪时火星的该比例显著要高。这些发现表明，该红色行星自那时以来已经有大量的水流失到了太空，它们或许最终还能帮助限定火星水的消失时间及它们是如何消失的。

欧洲大型食肉动物数量回升

在整个欧洲的棕熊和其它欧洲大型食肉动物的数目维持在稳定状态或数量有所增加，这表明大型食肉动物和人类可能已经在一个拥挤的大陆上找到了一种共存方式。由Guillaume Chapron和同事所做的数据调查提示，至少有三分之一的欧洲大陆容有一种主要的食肉物种，如棕熊、欧亚猞猁、灰狼或狼獾。被发现的大多数的大型食肉动物为中等体型，有数百种具体动物的群体数在增加，且它们生活在受到保护的保育区之外。文章的作者说，食肉动物可能正在经历数量回升，其原因有多种，其中包括人们对大型掠食动物态度的改变，政治稳定以及推动跨国界保护管理的保护性立法。Chapron和同事写道：“我们的结果并非首先披露了大型食肉动物可与人共存，但它们证明，大型食肉动物的土地共享模式（共存模式）可以在大陆尺度上获得成功。”

发生在暖和气候时的深部水交互变化

南半球深部水的形成速度大约在12.7万年前放缓，当时是末次间冰期，其全球温度比现在要热约2摄氏度。研究人员提出，这一呃逆可能引起了大约同时期发生的大气二氧化碳的下降。他们说，这一南极底层水（AABW）形成的不顺畅还与北大西洋深水（NADW）形成增加的时间一致，表明深水形成的“双极交互变化”并非像研究人员曾经认为的限于寒冷的气候。Christopher Hayes和同事用来自海洋钻探计划所得到的沉积物岩芯来研究AABW，这是海洋中密度最大的水，它会沉入海底并将聚集在那里的二氧化碳再循环至大气中。他们发现了一个发生在大约12.7万年前的自生铀突增，这意味着AABW当时没有获得太多的氧。然而，他们说，尽管AABW的形成被遏制，但NADW却被激活。据研究人员的说法，这样一种被认为是冰河期特征性的交换取舍显然也可在暖和的时期发生。Hayes和他的同事提出，这一AABW形成在间冰期的暂停可能是由南极冰盖断裂而掉入海中引起的，且它可能持续了大约3000年或4000年。他们说，如果全球性暖化减缓了在AABW或NADW中的深部水形成，有可能这一过程也会在其它区域有所增加。

（本栏目文章由美国科学促进会独家提供）