4月29日外媒科学网站摘要：中瑞团队用古老矿物破解数据覆盖难题

4月29日外媒科学网站摘要：中瑞团队用古老矿物破解数据覆盖难题

4月29日（星期二）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《科学》网站（www.science.org）

消失的土地：现代农耕侵蚀地表速度远超古代冰川

研究表明，过去150年间，人类农耕活动对地表的侵蚀速度远超古代冰川作用。这一发现来自美国达特茅斯学院的最新研究，该研究基于对美国明尼苏达州上密西西比河流域沉积记录的分析，研究成果发表于最新一期《地质学》（Geology）期刊。

冰川曾是塑造地貌的主要力量，约2万年前，劳伦泰德冰盖侵蚀北美大陆，形成五大湖等地质景观。然而，19世纪末欧洲殖民者大规模毁林开荒后，农耕活动导致侵蚀速率急剧上升。研究团队通过光释光测年和宇宙成因核素分析技术发现，明尼苏达州特劳特溪流域在冰盛期年均侵蚀仅0.071毫米，而农耕时代飙升至0.6毫米/年，是冰河时期的8至12倍。

美国1930年代“沙尘暴”（Dust Bowl）期间，过度耕作曾引发灾难性侵蚀。例如明尼苏达州小镇比佛（Beaver）因洪水沉积物堆积达4.5米，最终被废弃。尽管现代农业已采用覆盖作物、免耕法等保护措施，但美国农业部数据显示，当前侵蚀速率仍达自然状态的14倍，远超可持续水平。

科学家警告，持续侵蚀将导致表土流失、河道淤塞，并削弱土壤固碳和蓄水能力，威胁长期粮食安全。研究者强调，土壤是文明发展的基础，亟需更有效的保护措施以应对这一全球性挑战。

《科学通讯》网站（www.sciencenews.org）

科学数据揭密：饮用水停止加氟如何伤害一代儿童的健康

加拿大卡尔加里市和美国阿拉斯州朱诺市先后停止向公共供水添加氟化物，随后科学研究显示，这一决定对儿童口腔健康造成了显著负面影响。

卡尔加里市于2011年停止加氟后，当地儿科牙医观察到儿童龋齿问题加剧，许多患儿需全身麻醉治疗。一项对比研究发现，停氟七年后，卡尔加里二年级学生的龋齿率为65%，而仍实施加氟的加拿大埃德蒙顿市仅为55%。2024年的另一项研究显示，卡尔加里儿童因龋齿接受全身麻醉的比例是埃德蒙顿的近两倍。

类似情况出现在美国朱诺市。该市于2007年停氟后，当地6岁以下儿童的龋齿治疗需求显著增加。医疗补助数据显示，2003至2012年间，该年龄段儿童人均龋齿治疗次数从1.5次升至2.5次，治疗费用（经通胀调整）人均增加303美元。研究人员指出，停氟导致公共医疗支出上升，相当于向纳税人征收“隐性医疗税”。

2021年，卡尔加里市通过公投以62%支持率恢复加氟，而朱诺市仍未重启该措施。研究表明，基于不充分证据停用氟化物可能损害公众健康，并增加社会经济负担。这一案例为其他城市的公共卫生决策提供了重要参考。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、自旋波突破：中国瑞士团队用古老矿物破解数据覆盖难题

瑞士联邦理工学院（EPFL）的研究人员在自旋电子学领域取得重要突破。他们利用自旋波（一种无电荷磁波）替代传统电子流，实现了数据的传输与存储。这一技术有望大幅降低能耗，推动可持续计算的发展。

此前，研究团队已证明自旋波可以反转纳米磁体的磁化状态，用于存储数字信息。然而，自旋波信号无法重置磁性比特，限制了数据的重复写入。如今，瑞士联邦理工学院与北京航空航天大学合作，在《自然·物理学》（Nature Physics）发表的研究发现，赤铁矿（一种常见的氧化铁矿物）展现出独特的磁学行为，为解决这一问题提供了可能。

赤铁矿不仅储量丰富、环境友好，还表现出超越传统材料（如钇铁石榴石）的性能。研究发现，赤铁矿能同时激发两种磁子模式（自旋波的准粒子），而传统材料仅支持单一模式。这种双模式特性使得自旋电流的极性可被双向调控，从而有望实现数据的重复编码与存储。

这一发现源于实验中的意外现象。研究人员在赤铁矿样本中观测到异常的干涉图样，进一步分析表明，这是两种磁子模式相互作用的结果。这一特性为开发超高频自旋电子器件奠定了基础，未来或可应用于下一代信息与通信技术。

赤铁矿的磁性曾被认为过于微弱，但新研究揭示了其在先进技术中的潜力。该成果不仅提供了更环保的材料选择，也为自旋电子学的高效发展开辟了新途径。

2、从草图到成品只需一笔：新系统重新定义数字制造

在现代制造业中，计算机数控（CNC）机床被广泛用于产品加工，但其操作流程通常复杂，需要使用者掌握专业软件技能。日本东京大学的研究团队开发了一套名为Draw2Cut的创新系统，通过直观的手绘方式降低CNC加工的门槛。

Draw2Cut允许用户直接用彩色记号笔在待加工材料（如木材）上绘制设计图案，系统通过摄像头识别这些图案并自动生成CNC机床所需的加工指令。其中，紫色线条代表铣削路径，红色和绿色标记分别指示垂直切割和渐变加工。这种方式省去了传统CAD建模的繁琐步骤，使没有专业背景的用户也能快速表达设计意图。

研究团队表示，开发这套系统的灵感来源于木匠在木材上做标记的传统方法。实现这一技术的关键在于建立一套清晰的绘图语言，确保颜色和符号能准确转化为机器指令。尽管系统目前精度约为1毫米，尚不及专业水平，但其目标是让更多人能够接触CNC加工，而非完全替代人工。

测试表明，Draw2Cut显著降低了新手的操作难度，甚至儿童也能使用。同时，专业用户也能从中受益，快速验证设计概念。未来，团队计划扩展更多符号和笔画模式，并支持自定义颜色指令。由于系统代码已开源，开发者可根据需求进一步调整功能。

这一研究体现了数字制造技术向更广泛群体普及的趋势，让复杂加工技术变得简单易用。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、沙漠生物多样性危机：谁在逼走本土生命？

美国加州的沙漠曾被认为对植物入侵具有天然抵抗力，但如今正面临撒哈拉芥等入侵物种的严重威胁。美国加州大学河滨分校的一项研究发现，这种杂草的蔓延正在破坏沙漠的生物多样性，并削弱其从极端气候中恢复的能力。该研究成果最近发表于《生态学》（Ecology）期刊上。

研究团队分析了17年的观测数据，发现撒哈拉芥通过压制沙漠的天然种子库，对本土植物造成巨大威胁。沙漠的种子库由土壤表层的休眠种子组成，是生态系统应对恶劣环境的关键。然而，单株撒哈拉芥可产生多达15,000粒种子，迅速挤占生存空间，抑制本土植物的生长。此外，芥菜科植物可能释放化学物质，进一步阻碍其他植物的发育。

在健康状态下，沙漠植物会根据降雨差异交替生长，形成动态平衡。但撒哈拉芥的泛滥导致本土植物种类减少，生长模式单一化，使生态系统更易受环境波动影响。这种入侵不仅威胁植物群落，还波及依赖本土植物生存的动物，如蚂蚁和蜥蜴，它们的栖息地和食物来源正逐渐消失。

这项研究为全球面临类似威胁的沙漠生态系统提供了管理框架。通过精准清除入侵物种并修复关键本土植物，或许能帮助保护沙漠的独特生物多样性。随着气候变化加剧，此类行动对于维持生态平衡将愈发重要。

2、 我们能编程生命吗？科学家解锁细胞自组织新法则

无论是企业、社会还是国家，大多数系统在成员各司其职时运行得最为高效，这种效率往往依赖于空间组织，而组织化既可以通过既定规则形成，也能通过自组织等自然过程实现。

在微观层面，细胞同样依靠专门组件执行特定功能。德国马克斯·普朗克动力学与自组织研究所（MPI-DS）的研究人员正在探索这些复杂生物结构的形成机制。他们的模型表明，有序结构的构建依赖于不同元素间的简单相互作用，而这些相互作用能自发形成精妙的组织。

在被动系统中，粒子间的随机相互作用会达到平衡，形成稳定模式。但如果引入非互易相互作用——例如一个粒子受另一个粒子吸引，而后者却受前者排斥——系统就会表现出均质化混合物的活性行为。这种非互易作用能够调控粒子的组织状态，使系统适应不同条件。

通过调节非互易性，系统可以形成多种状态，例如细胞内无膜分离的分子凝聚体，或细胞信号通路中的信息传递波。这项研究为理解复杂生物结构的涌现及细胞功能的维持提供了新的思路。（刘春）

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