8月23日《科学》杂志精选

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丘陵泄露板块构造秘密

丘陵的细微特征能告诉研究人员哪些有关我们脚下正在发生的复杂的地壳构造过程呢？由Martin Hurst及其同事所作的一项新的研究揭示了在某山丘的曲率与该地区地壳构造的上升和侵蚀之间存在的一种联系。基于这些关系，研究人员提示，丘陵可能会最终被用来解读遥远的类地行星特征。Hurst及其同事着眼于沿着加州圣安德烈斯断层的一个特别活跃的山脊——被称作Dragon’s Back Pressure Ridge——并发现一个山坡及其顶部的曲率直接与迫使该山丘隆起并从地上冒出的地壳构造的升高过程有关。

研究人员研发出了一个模型，该模型显示，某个山顶曲率的应对侵蚀所发生的变化是如何滞后于该山丘的凹凸起伏的变化的。他们说，这将使研究人员能够将成长中的地貌与正在衰败中的地貌进行区别。而且，据这些研究人员披露，通过研究丘陵的特征，地质学家和地震学家也许能够推断地壳构造率的变化。

蜂类飞行依赖一种熟悉的机制

昆虫用来飞行的肌肉必定是特别化的能够进行极短促、高速度拍打的肌肉。然而现在，超高速摄像机及X 射线成像提示大黄蜂（可能还包括其他昆虫）与脊椎动物共有其祖先的肌肉收缩机制。Hiroyuki Iwamoto和Naoto Yagi用X射线衍射技术及能够记录每秒5000帧的摄像机对该昆虫内外的已知能控制大黄蜂飞行的拉伸激活都进行了仔细的观察。研究人员发现，他们的观察可用肌球蛋白变形——它已知也可驱使脊椎动物肌肉的收缩——作最好的解释。他们说，令人惊讶的是，在大黄蜂中驱动飞行的拉伸诱导的肌肉收缩似乎源自肌动蛋白和肌球蛋白的动力学。鉴于他们的发现，Iwamoto和Yagi提出，肌球蛋白变形已经发生演变以适应该昆虫极快拍打的翼翅。

世界上最准确的钟

世界上没有一种钟能比原子钟更准确地计量时间了，而现在，据一项新的研究披露，原子钟技术又变得更加准确了。原子钟不像电子钟那样是通过用电脉冲指示秒针的滴答声进行计时的，而是用原子活动的变化来计时的。用激光来检测原子钟的变化是一种较新的策略，且它提供了减少原子钟“不稳定性”或随着时间的推移而在滴答中发生波动的机会；不稳定性越低，钟的运作就越准确。这些钟已经稳定得令人难以置信了，它们只会在数百万年之后增加或减少1秒，而它们极端的准确性已经让它们在大量的要求有稳定时间信号的技术中派上用场，其中包括互联网及电话交换，金融系统及全球定位系统等。

如今，N. Hinkley及其同事在两个他们专门设计的光学晶格钟内对时间测定进行了比较。研究人员是通过捕获数千个在高密度下的镱原子来制作这些钟的，并接着对这些保持在极冷温度下的原子的活动在9万秒的间期中进行检测。他们对这两个钟之间的时间测定进行了比较；与先前的对钟的实验相比，这两者在滴答频率间发现的差异极小，且不稳定性也显著要少。由于光学时钟有着广泛的应用，Hinkley及其同事的发现为我们日常所依赖的许多装置的改进铺平了道路。

科学家研发出地下水砷污染监测模型

研究人员已经建立了一种用来预测地下水中砷污染风险的模型；这种工具不仅能凸显水质问题，而且它是一种通过其设计能够让其使用者节省时间与金钱的工具。中国目前正在使用该模型，那里的砷污染长期以来就是一个人们熟知的问题。长期接触砷会引起皮肤色素过度沉着，肝肾疾病及不同类型的癌症。在全世界，大约有14000人在饮用被具有不安全浓度的这种化学物质污染的地下水。

认识到在中国对每一口水井进行砷测试所具有的挑战，Luis Rodriguez-Lado 及其同事着手建立一种对地下水污染的预测性工具，这种工具无须测试者查访在全国各地的每一口具体的水井。他们利用了免费提供的例如有关湿度、土壤盐渍化和地形等地球空间信息，由于这些资讯可用作一个预测哪里的砷污染可能严重的代理工具，该团队能够用其预测他们没有对其进行查访的地区的砷污染。他们将这一数据与中国的全国勘测计划——该计划尽管有着较精细的尺度，但它有着较多的地理性限制（它只代表了中国12%的县）——中的经过良好测试的数据相结合。

在该组合中添入人口数据，他们可以根据世界卫生组织的砷摄入标准阈值（每升10微克）对健康风险进行估计。他们的结果表明，在中国估计有1958万人生活在高风险的砷污染地区。至关重要的是，该模型确认了中国某些过去不知道的砷污染高风险地区。他们的结果将帮助中国当局对这些地区的地下水进行优先测试。

（本栏目文章由美国科学促进会独家提供）

《中国科学报》 (2013-09-03 第2版 国际)