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太阳日冕物质抛射

科学家找到破解日冕磁场测量难题新途径

中国科学家在日冕磁场测量方面取得重要进展，首次测量到太阳日冕磁场的全球性分布，为日冕磁场测量这一世纪难题的解决提供了一个新的有效途径，从而向实现日冕磁场常规测量的最终目标迈进了一大步。两篇相关论文近日分别发表在《科学》和《中国科学：技术科学》上。

磁场对于太阳具有极其重要的意义，然而迄今为止，人类对太阳磁场的常规测量仅局限在光球层。光球之上的太阳大气，尤其是最外层日冕的磁场难以测量，这极大制约了太阳物理学科的发展。科学家一直在寻找其他能够用来测量日冕磁场的方法。其中磁震学方法是基于日冕波动的观测来推断磁场的信息。过去，该方法主要用于日冕局部区域中的一些偶发的波动现象，对人类理解日冕磁场作用有限。

要打破这个瓶颈，对更大区域内的磁场及其演化进行测量，需要将磁震学方法应用到更加普遍的波动现象上。2007年，利用美国国家大气研究中心下属高山天文台的日冕多通道偏振仪（CoMP），科学家发现日冕中几乎处处都存在传播磁流体横波。

与CoMP团队合作，中国科研团队提出基于日冕中普遍存在的磁流体横波来测量日冕磁场的新思路。他们将过去局限于部分区域的波动追踪方法拓展到整个视场范围，从而获得这些波动传播速度的全球性分布。之后，他们利用1074.7nm和1079.8nm谱线辐射强度之比对密度敏感的特性，得到了日冕等离子体密度的全球性分布。最终，在波动追踪和密度诊断的基础上，他们首次基于日冕观测获得了日冕磁场的全球性分布。

这一研究成果实现了用磁震学方法测量日冕磁场从点、线到面的飞跃，填补了太阳磁场测量的空缺。

我国首次高空大型无人机台风探测试验成功

8月2日下午，在2020年第3号台风“森拉克”影响海南期间，一架由我国自主研发的高空大型气象探测无人机从海南博鳌机场起飞，历时4个小时，圆满完成对台风“森拉克”外围云系的综合气象观测任务，这标志着我国在这一领域取得了重大突破。

这架大型气象探测无人机成功下投30枚探空仪，与毫米波雷达一起，对台风“森拉克”外围云系进行了“CT式立体扫描”。一组组温度、湿度、气压、水凝物等海洋上空和海面观测数据，实时传送回地面指挥系统。我国首次高空大型无人机海洋、台风综合观测试验取得圆满成功，填补了基于高空大型无人机开展海洋综合观测的空白。

这是我国高空大型无人机海洋综合气象观测试验（简称“海燕计划”）的重要成果。中国气象局于2018年启动“海燕计划”，选用“翼龙-10”大型无人机，联合12家单位开展试验，海南省气象局强化空域协调，并为试验顺利开展提供有力气象保障。下一步将继续完善技术体系，建立大型无人机全链条式观测业务和台风探测业务系统目标，并打通从观测到业务应用各环节。

尽管我国台风预报水平近年来稳步提高，但海上观测资料的匮乏限制了对台风生成机理的研究和预报技术的提升。这次海洋综合探测试验数据，为预报员确定台风“森拉克”中心位置提供了重要参考依据，对我国进一步提高台风路径和强度预报准确率、筑牢气象防灾减灾第一道防线具有重要意义。

首个叶面积指数自动观测网络建成

近日，中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室建设完成国内首个叶面积指数自动观测网络，首次实现对典型生态环境下叶面积指数的全国范围、长时间持续地面观测。

叶面积指数是指单位地表面积上方植物单面叶面积之和。在田间试验中，叶面积指数是反映植物群体生长状况的一个重要指标；同时，这也是全球生态研究的重要输入参数。20世纪末，科学家便开始利用遥感技术进行全球及区域尺度的叶面积指数产品生产，但由于缺乏持续的大范围和长时间地面观测，叶面积指数产品真实性验证成为长期困扰科学家的难题。

针对这一问题，遥感卫星应用国家工程实验室开展了叶面积指数地面观测网络系统建设工作：在全国典型植被区域选取典型植被合适实验区，如高寒草甸（海北）、典型草原（沽源）、亚热带乔灌木（合肥）等，布设15套我国有完全自主知识产权的叶面积指数无线传感网络系统，并通过这些典型植被区域的监测网络对卫星产品进行真实性验证，从而对全国的植被进行监测。据介绍，该项目自2018年底开始建设，目前已完成15个站点的仪器布设，截至2020年7月，已获取有效原始数据1200万余条。

新型能谷电子器件研制成功

随着摩尔定律接近极限，传统的晶体管器件已进入发展瓶颈。如何利用新原理、新结构和新材料来解决和优化传统半导体器件中的尺寸微缩和能耗等问题，是后摩尔时代半导体技术的发展重点。中国科研团队研制了一种在常温下实现能谷自旋流产生、传输、探测和调控等全信息处理功能的固态量子器件，成果近日发表在《自然·纳米技术》杂志上。

现代半导体器件主要依赖电荷实现对信息的表达、存储、传输和处理。而该研究团队提出并实现的是一种“能谷自旋”晶体管新颖器件。该器件以能谷自旋自由度替代电荷作为信息编码的载体，能谷自旋器件中数据的操作和传输可以不涉及电荷流，从而有望实现超低功耗的功能器件。

“能谷”是指半导体材料能量-动量色散关系中的极值点，虽然人们很早意识到，能谷自旋可以像电荷或自旋等自由度一样表达信息，但由于能谷很难通过外场操控，目前无法利用能谷自旋制作晶体管等器件。该团队利用不对称等离激元纳米天线中的光学手性，实现电磁场与过渡金属硫族化合物中能谷自旋的可控相互作用，并结合材料中的手征贝瑞曲率，在器件级别上实现了谷信息的产生、传输、探测和开关操作。这一能谷自旋晶体管对能谷信息的注入、传输和探测过程进行了优化和改进，使能谷信息流得以在零偏置电压下独立于电荷流进行传输和调控。并且该器件单元有望通过类似于CMOS电路的构造方式集成形成特定逻辑功能的超低功耗谷电子电路。

这项研究的重要意义在于，首次提出了一种室温工作的能谷自旋的基本单元器件，这为后摩尔时代的新型谷信息器件的发展奠定了基础，展示了能谷信息器件应用于未来集成电路的可能。

能谷信息器件未来可能应用于集成电路上

中国学者发现1.6万年前稻属植硅体

中国科研人员通过在距今3万年左右的中国南方地区广西娅怀洞遗址开展合作研究，利用放射性碳同位素测年，结合娅怀洞古人类遗址的遗迹与遗物，建立研究点的年代框架。通过植硅体分析，辅以孢粉信息，获取古人类植物资源信息。

研究发现，不同时间跨度，古人类利用植物种类不同：在深海氧同位素3阶段至海因里希1期，发现了榆属植物；竹子和棕榈，则出现在整个时间序列中。更为重要的是，研究人员发现了距今1.6万年的稻属植硅体，这为古代人类利用野生稻提供了重要证据。

与此同时，这项合作研究还发现，娅怀洞遗址独特的石器组合类似于华北地区而非华南地区，暗示这样一种可能性——因气候变冷北方的古人类南迁，带来他们惯用的工具和技术。这表明，温暖的广西地区不仅为古代人类的扩散和迁徙提供了重要途径，而且还是规避突变气候事件的理想避难所。

业界专家指出，最近3万年是晚更新世全球气候变化的关键时期，对人类产生了广泛而深刻的影响。广西是著名的古人类化石产地之一，也是现代人类出现和演化的关键区域。然而，此前这一地区的植物利用类型与方式研究相对较少。

娅怀洞遗址位于广西隆安县，包含了旧、新石器时代不同时期的文化遗存，广西文物保护与考古研究所通过发掘，已在娅怀洞遗址发现中国极为少见的完整人类头骨化石，以及大量的打制石器和哺乳动物化石。