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北极上空出现了一个罕见的臭氧层空洞。图片来源:NASAOzoneWatch  最近,北极地区上空出现了一个巨大的臭氧层空洞,这可能是该地区有史以来出现的最大的空洞,与每年在南极形成的臭氧层空洞面积相当。  据《自然》报道,目前,北极中部的大部分地区(覆盖面积约为格陵兰岛的3倍)的臭氧水平创下了历史新低,这个有可能在未来几周内破裂的臭氧层空洞不会威胁人类健康,但作为一种非凡的大气现象,它将被载入史册。  “在我看来,这是首次出现真正的北极臭氧层空洞。”德国航空航天中心大气科学家MartinDameris说。  臭氧通常在离地面约10~50公里的平流层中形成保护层,使生命免受太阳紫外线辐射。每年冬天,寒冷的天气让高空云层在南极上空聚集。化学物质——包括制冷剂中和其他工业来源的氯和溴,会在云层表面引发反应,侵蚀臭氧层。  南极臭氧空洞每年都会形成,因为冬季该地区的温度通常会骤降,从而形成高空云层。“这些条件在北极地区很罕见,那里温度变化更大,通常不会导致臭氧层的损耗。”德国于利希研究中心大气科学家Jens-UweGroo说。  但今年强劲的西风环绕北极,将冷空气困在“极地涡旋”中。德国阿尔弗雷德韦格纳研究所大气科学家MarkusRex说,北极上空的冷空气比1979年以来的任何一个冬天都要强。在寒冷的气温中,高空云层形成,破坏臭氧层的反应开始。  研究人员通过从北极附近的观测站释放气象气球来测量臭氧水平。截至3月底,这些气球在18公里的高空测量到臭氧层核心区域的臭氧含量下降了90%。Rex说,气象气球通常测量到的臭氧含量约为3.5ppm,但它们记录到的仅为0.3ppm。“这比我们过去看到的任何臭氧损耗都要严重。”他说。  北极在1997年和2011年经历了臭氧损耗,但今年的损耗或超过以往。“今年的臭氧损耗至少和2011年一样多,而且有迹象表明可能会更多。”美国西北研究协会大气科学家GloriaManney说,在未来几天里,仍然有相当多的氯反应消耗臭氧。  美国宇航局戈达德太空飞行中心大气科学家PaulNewman说,如果各国没有在1987年共同通过《蒙特利尔议定书》,今年的情况可能会更糟。虽然现在南极臭氧层空洞正在恢复,去年的空洞也是有记录以来最小的,但是化学物质要完全从大气中消失还需要几十年。  “北极臭氧层空洞不会对健康造成威胁,因为高纬度地区的太阳才刚刚开始从地平线上升起。”Rex说。接下来的几周里,这个空洞有很小的可能会漂移到人口稠密的低纬度地区——在这种情况下,人们可能需要涂抹防晒霜来避免晒伤。  接下来的几周至关重要。欧洲中期天气预报中心大气科学家AntjeInness表示,太阳在慢慢升高,臭氧层空洞区域的大气温度已经开始上升。随着极地涡旋在未来几周的破裂,臭氧水平可能很快开始恢复。

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尽管被认为是地球上数量最丰富的脊椎动物之一,但人们对于栖息在海洋边缘地带的钻光鱼的种类却知之甚少。图片来源:SolvinZankl/NPL  如今,科学家正准备潜入一个“过渡带”——基本上从未被探索过的200~1000米深的海洋层,一些人担心它正受到气候变化和渔业压力的威胁。这里是大多数海洋鱼类的家园,每年从大气中去除大约40亿吨的二氧化碳。  作为一项耗资2500万美元项目的一部分,美国宇航局(NASA)科学家将于4月前往北大西洋,研究大气和深海之间的碳运动。该项目负责人、加州大学圣塔巴巴拉分校海洋学家DaveSiegel说:“这确实是在‘过渡带’所做的最大一笔投资。”  这项被称为EXPORTS的项目,有望促进数据共享,以及与世界各地其他研究工作的协调。“如果我们能联合,我们就能互相帮助。”Siegel说。  光合作用的衰退意味着“过渡带”的开始,并一直延伸到光线完全消失的地方。在这里,无数的生物依靠粪便颗粒和从上面落下的有机物尸体为食。微小的食草动物也会在每晚上升到上层海洋捕食,这标志着地球上最大的动物迁徙。更大的捕食者,如鲸和鲨鱼,也常在这片水域觅食。挪威和其他国家的商业捕鱼活动已经开始收获“过渡带”的磷虾。  一些科学家担心,由于食品需求不断增长,对这种尚未开发的蛋白质储备的需求将在未来增加。澳大利亚霍巴特塔斯马尼亚大学海洋生态学家PhilipBoyd说,这可能会影响海洋食物网,并最终影响气候。  马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所海洋放射化学家KenBuesseler说,海洋通过从大气中提取碳为人类提供了至关重要的服务,而这一能力取决于在“过渡带”发生了什么,“但这并不容易衡量”。  NASA通过对EXPORTS的投资,大力推动了这一海域的研究。该项目于2018年启动,已经考察了北太平洋。研究发现,该海域的铁含量较低,限制了光合浮游植物的大量繁殖,而且初步结果证实进入海洋深处的碳更少。  而即将到来的考察将在不列颠群岛附近一个营养丰富的海域进行,那里浮游植物大量繁殖且十分常见。在这里,研究人员将识别和跟踪水华随洋流移动的情况,跟踪营养物的移动。与此同时,科学家将利用卫星从太空向下观测。  浮游植物从大气中吸收的一些碳能被微生物和食草动物循环利用,然后再转化回二氧化碳。但另一部分——全球平均数的10%——则通过“过渡带”沉入深海,在那里,它们可能会被安全地隔离几个世纪。Siegel说,理解这种“生物碳泵”有助于科学家预测海洋和地球将如何应对不断上升的温室气体水平。  英国诺里奇廷德尔气候变化研究中心气候科学家CorinneLeQuere说,海洋生态系统对于理解海洋如何吸收碳至关重要,但人们目前还不清楚这些生态系统未来将如何变化,而实地研究将有助于回答这些问题。  南安普敦国家海洋学中心海洋生态学家StephanieHenson也表示,已经在进行的合作项目有效协调了实地考察工作。当提及科学家能否揭示生物碳泵在“过渡带”的运作方式时,Henson也曾经感到恐慌,但她认为事情正在好转。“现在我们有了更多的数据。”

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  据英国《自然·神经科学》杂志30日发表的一项脑机接口最新研究,美国科学家报告了一种能够以较高准确率解码神经活动,并将其翻译为句子的机器翻译算法。通过该算法,可。  当人类思考时,大脑皮层中的神经元会产生微小的电流,不同的思考活动,激活的神经元也不同——这就是脑机接口技术所依靠的原理。但一直以来,脑机接口在解码神经活动方面只取得了有限的成功,其准确率依然远远低于解码自然言语——过去的脑机接口只能解码口头词语的片段或口头词组中不到40%的词语。  此次,美国加州大学旧金山分校科学家约瑟芬·马金及其同事,盘点了机器翻译领域的最新进展,并利用这些方法训练循环神经网络,将神经信号直接映射为句子。  研究中,4名受试者此前颅内均被植入了用以监测癫痫的电极,电极会将他们大声读出句子时的神经活动记录下来。之后,这些记录被添加到一个循环神经网络中,从而将规律性出现的神经特征表示出来,这些神经特征可能与言语的重复性特征(比如元音、辅音或发音器官接收的指令)相关。接着,另一个循环神经网络逐字解码这种算法,形成句子。作者还发现,明显参与言语解码的脑区同样参与言语生成和言语感知。  这种机器翻译方法将一名受试者的神经活动解码为口头句子的错误率,已经和专业级言语转录相当。此外,如果利用某人的神经活动和言语对循环网络进行预训练后再在另一名受试者身上进行训练,最终的解码结果有所改善,这意味着这种方法在不同人员之间或许是可转移的。  研究人员表示,目前还需要开展进一步的研究来更加完整地改善这个系统的功能,将解码范围扩展到研究所限语言之外。

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  据美国《新闻周刊》网站近日报道,美科学家对其国家航空航天局(NASA)的“新视野”号传回图像进行分析后得出结论,冥王星表面下潜藏的海洋或许与冥王星自身一样古老,且厚达150公里以上。这一研究表明,液态水在太阳系边缘可能很常见。  2015年,“新视野”号发现,尽管冥王星距太阳约60亿公里,但其冰冷外壳下可能拥有一个液态水海洋。不过,这个海洋何时出现?现存多少液体?多少液体被冻住?一直是未解之谜。  加州大学圣克鲁兹分校行星科学家卡芙·比尔森领导的团队最新研究或给出了答案:自45亿年前冥王星形成后不久,这个矮行星就拥有了一个地下海洋,这个海洋可能包裹冥王星的岩石内核并与其相互作用。  普渡大学行星科学家艾登·丹顿说,如果这一研究能被证实,表明海洋在太阳系边缘或许很常见,甚至能维持生命繁衍生息,这可能“改变我们对柯伊伯带的了解”。  比尔森曾经假设冥王星潜在海洋存在两种情况:如果冥王星起初很冷,那么任何地下水会先被冻住,再被其内核中放射性元素衰变产生的热量融化,随着时间流逝,部分液体再被冻结。在这种情况下,冥王星会随着冰的融化而收缩,然后随着水再次冰冻而扩张,因此,其外壳上应该会出现裂缝和断层。如果冥王星起初很温暖,那么在冥王星几乎整个生命中,海洋将一直处于流动状态。在这种情况下,表面会只显示出由于海水部分冻结而产生的裂缝。  研究团队发现的情况属于后者。比尔森说:“这意味着冥王星刚开始比较温暖,也许它诞生之初就拥有一个海洋。”

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  近日,北京大学生命科学学院教授、自然保护与社会发展研究中心执行主任吕植团队研究发现,我国现行的生物多样性保护政策和农业政策忽视了“农业关联生物多样性”,即忽视了生活在农业生产系统内部和周边的各种生物,进而提出中国需要农业生物多样性保护策略。该成果3月28日发表在《自然—生态学与进化》上。  研究人员建议,应将广义的农田生物多样性保护纳入我国的生态保护和农业生产政策当中,开展更为广泛、细致的农田生物多样性监测和研究工作,建立我国农业生物多样性本底、识别重要农业生物多样性地区,实现生物多样性保护在农业领域的主流化。  吕植表示,今年,《生物多样性公约》第15次缔约国大会将在昆明召开,大会最重要的议题是确定“2020年后全球生物多样性框架”。近来的全球评估显示,本应在2020年完成的“爱知目标”大多未能实现,特别是生物多样性保护主流化的内容。  当前,生物多样性保护领域的普遍共识是必须建立“更具有雄心”的2020年后保护目标。对比“爱知目标”中的保护全球陆地面积的17%,有研究者提出保护面积需要增加到30%甚至50%(“半个地球”倡议)。  基于国内最为全面的鸟类分布数据集,北京大学、昆明朱雀鸟类研究所和瑞士联邦研究院的研究人员对我国1111种鸟类分布模型进行模拟,发现农田是其中220种鸟类的适宜栖息地,其中包括39种国家重点保护鸟类物种以及14种IUCN评估的全球受威胁鸟类物种。  同时模拟显示,在我国鸟类物种多样性最丰富的17%和50%的地域中,仅有15.2%和3.6%的面积在国家级自然保护区范围内,而农田的面积则有28.7%和3.9%。而对于国家重点保护鸟类和国际受威胁鸟类最丰富的17%地域而言,农田所占面积的比例更是达到37.6%和30.5%。  因此,保护农田生物多样性在很大程度上可以弥补自然保护地的空缺,实现生物多样性保护目标不能忽略农田。  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41559-020-1161-2

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