魔角石墨烯中波梅蘭丘克效應(yīng)熵證據(jù)

20世紀(jì)50年代，波梅蘭丘克預(yù)測(cè)，液態(tài)氦—3加熱后可能會(huì)凝固，這與人們的直覺(jué)相反。這種效應(yīng)是由于固相中原子在空間局部的高過(guò)量核自旋熵引起的。在此，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在魔角扭曲雙層石墨烯中也發(fā)生了類(lèi)似的效應(yīng)。

使用局部和全局電子熵測(cè)量，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在每摩爾單胞填充近一個(gè)電子時(shí)，電子熵顯著增加到約每單胞1kB。這個(gè)巨大的過(guò)量熵被指向其磁源的平面內(nèi)磁場(chǎng)淬滅。可壓縮性隨電子密度的變化而急劇下降，伴隨著費(fèi)米能級(jí)的重置回到狄拉克點(diǎn)附近，標(biāo)志著兩相之間的清晰邊界。

科學(xué)家將這種躍變映射為電子密度、溫度和磁場(chǎng)的函數(shù)。這揭示了一個(gè)相圖，與波梅蘭丘克一樣，溫度和磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)了從低熵電子液體到具有幾乎自由磁矩的高熵相關(guān)態(tài)轉(zhuǎn)變。

相關(guān)態(tài)的特征是表面上相互矛盾性質(zhì)的不尋常組合，一些與流動(dòng)的電子有關(guān)——例如缺乏熱力學(xué)間隙、金屬性和狄拉克式的可壓縮性；另一些與局部矩有關(guān)，例如大的熵及其在磁場(chǎng)下的消失。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03319-3

卡拉哈里盆地105000年前的人類(lèi)創(chuàng)新行為

非洲的考古記錄為智人復(fù)雜的符號(hào)和技術(shù)行為的出現(xiàn)提供了最早的證據(jù)。然而，保存完好、年代學(xué)較強(qiáng)的晚更新世地層遺址在南非內(nèi)陸非常罕見(jiàn)，因此海岸假說(shuō)仍未得到驗(yàn)證。

在此，科學(xué)家展示了與大約10.5萬(wàn)年前南部非洲沿海地區(qū)的人類(lèi)發(fā)明相似的早期人類(lèi)發(fā)明，他們大約在同一時(shí)期生活在600多公里外的內(nèi)陸地區(qū)?？茖W(xué)家報(bào)告了有意收集非實(shí)用物體（方解石晶體）和鴕鳥(niǎo)蛋殼的證據(jù)。

這些證據(jù)來(lái)自對(duì)于卡拉哈里盆地南部的一個(gè)層狀巖石礦床的挖掘現(xiàn)場(chǎng)，科學(xué)家通過(guò)光釋光測(cè)年技術(shù)確定其距今約10.5萬(wàn)年。殘存凝灰?guī)r礦床的鈾釷定年法表明，這里偶爾會(huì)有大量淡水流動(dòng)；這些巖層中最古老的可以追溯到距今11萬(wàn)至10萬(wàn)年之間，與考古發(fā)現(xiàn)相一致。

結(jié)果表明，南部非洲內(nèi)陸人類(lèi)的創(chuàng)新行為并不落后于靠近海岸的人群，而且這些創(chuàng)新行為可能是在潮濕的大草原環(huán)境中發(fā)展起來(lái)的。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03419-0

延遲2億年的永久大氣氧化

早期大氣氧化發(fā)生在以多次全球冰期為標(biāo)志的長(zhǎng)期極端氣候不穩(wěn)定時(shí)期，氧濃度最初上升到目前大氣水平的10- 5以上的時(shí)間則推定為24.3億年前。然而，隨后大氣氧含量的波動(dòng)一直持續(xù)到大約23.2億年前，這代表了大氣中不可逆氧化的估計(jì)時(shí)間。

在此，科學(xué)家通過(guò)南非德蘭士瓦爾超群的海洋沉積物，對(duì)古代早期最后兩次冰期的大氣和局部海洋氧化還原條件進(jìn)行了高分辨率重建。利用多重硫同位素和鐵—硫—碳系統(tǒng)，科學(xué)家證明了大約23.2億年前之后大氣氧水平的持續(xù)振蕩，這與海洋氧化還原化學(xué)和氣候的主要擾動(dòng)有關(guān)。

因此，在大約2億年的時(shí)間里，氧氣水平在目前大氣水平的10- 5的閾值上下波動(dòng)。永久的大氣氧化事件比目前估計(jì)的晚了很長(zhǎng)一段時(shí)間。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03393-7

炎熱巨型行星大氣層中5種含碳和氮物質(zhì)

先前對(duì)熱木星的觀測(cè)表明，它們?cè)谄渲餍乔懊娼?jīng)過(guò)時(shí)大氣層中經(jīng)常存在水蒸氣和一氧化碳；這已經(jīng)在通常的化學(xué)平衡假設(shè)下根據(jù)太陽(yáng)的比例組成進(jìn)行了研究。

氰化氫和這兩種分子都在HD 209458b的大氣中被發(fā)現(xiàn)。HD 209458b是一個(gè)被充分研究過(guò)的熱木星（平衡溫度在1500 k左右），曾經(jīng)檢測(cè)出氨，但隨后被否認(rèn)。

在此，科學(xué)家報(bào)告HD 209458b的觀察結(jié)果，顯示存在水、一氧化碳、氰化氫、甲烷、氨和乙炔，每個(gè)分子5.3到9.9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。輻射和化學(xué)平衡的大氣模型表明，探測(cè)到的物質(zhì)具有富碳化學(xué)成分，碳氧比接近或大于1，高于太陽(yáng)的值（0.55）。

根據(jù)現(xiàn)有的關(guān)于大氣化學(xué)與行星形成和遷移情景的模型，這可能表明HD 209458b在遠(yuǎn)離目前位置的地方形成，隨后向內(nèi)遷移。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03381-x（李言編譯）