“首次”“首創” 不斷 我國科學探索領域捷報頻傳

　　近期，我國科學界喜訊連連，在多個前沿領域實現重大突破，一項項 “首次”“首創” 成果驚豔亮相，彰顯着我國科研實力的飛躍，也見證着 “加快建設科技強國” 征程中堅實有力的奮進步伐。

　　首次确證火星固态内核，解鎖行星演化密碼

　　中國科學技術大學孫道遠教授、毛竹教授團隊攜手國外學者，在行星科學研究領域斬獲重大成果。團隊深入剖析美國國家航空航天局洞察号(InSight)探測器采集的火震數據，首次确鑿證實火星内部藏着一個半徑約 600 千米的固态内核，經研究推測，其主要成分大概率是富含輕元素的結晶鐵鎳合金。

　　火星，作為太陽系中與地球環境最為近似的類地行星，一直是人類探索行星内部結構與演化的重點目标，也是深空探測的核心對象之一。以地球為例，科學家早在 1936 年就通過地震波初步推測出内核存在，但徹底确認固态内核的存在，卻耗費了近半個世紀，直至 20 世紀 80 年代才塵埃落定。相較而言，火星内部結構的探索難度堪稱 “更上一層樓”，2018 年人類才首次獲取火星震的直接觀測數據。盡管截至目前已記錄了上千次火震數據，可信号微弱、噪聲幹擾等棘手問題，依舊嚴重阻礙着對火星深部結構的深度解析。

　　面對這一科研難題，研究團隊另辟蹊徑，創新性地引入火震陣列分析方法，對 23 個信噪比較高的火震事件數據展開抽絲剝繭般的分析，成功提取出穿透火星核的關鍵震相，包括在地表反射的 PKPPKP(P'P')震相以及在核幔邊界反射的 PKKP 震相。研究過程中，一個關鍵發現令人振奮：實際觀測到的 PKKP 震相到達時間，比當前僅考慮液态核的火星速度模型預測結果提前了 50 至 200 秒。由于地震波在固體中的傳播速度遠超液體，這一明顯差異清晰無誤地表明火星核呈現分層結構，外層是液态核，而更深處存在一個波速更快的固态内核。更具說服力的是，研究團隊首次從火震數據中精準識别出被視作 “固态内核标志” 的 PKiKP 震相信号，為火星存在固态内核提供了鐵證。綜合不同火核震相數據，團隊精确測算出火星固态内核半徑約 600 公裡，約占火星半徑的 1/5.倘若将火星按比例放大至地球那般大小，其内外核結構比例與地球極為接近。

　　進一步研究顯示，火星外核與内核之間存在約 30% 的波速跳變和約 7% 的密度差異。基于這一關鍵數據，團隊對内核礦物組成深入探究，發現火星核并非由純鐵鎳構成，還囊括 12%—16% 的硫、6.7%—9.0% 的氧以及不超過 3.8% 的碳。這種富含輕元素的星核結構，不僅為解開火星磁場從早期活躍走向如今沉寂的演化謎團提供了關鍵線索，也為對比地球與其他類地行星内部演化差異築牢了重要根基。

　　這一成果意義非凡：從科學認知維度，首次在地球之外的行星确認固态内核存在，證實火星與地球相似的核幔分異結構，極大深化了人類對類地行星内部結構的理解;在技術方法層面，團隊創新研發的火星地震學方法，為未來探月等任務運用地震學探測月球等星體深部結構，提供了極具價值的參考範例;就科研實力而言，充分彰顯出我國在行星科學與地球物理交叉研究領域的卓越創新能力與強大國際影響力。9 月 3 日(北京時間)，這項重磅成果榮登國際頂級學術期刊《自然》，并被選為期刊新聞稿。

　　揭示植物基因起源新機制，改寫傳統認知

　　長期以來，科學界笃信新基因源于已有基因的錯誤複制、融合或拆分。然而，我國科學家的最新研究，一舉打破了這一傳統認知。北京時間 9 月 2 日深夜，國際學術期刊《細胞》刊發了華中農業大學果蔬園藝作物種質創新與利用全國重點實驗室甯國貴教授團隊的研究成果 ——《一個從頭起源基因驅動玫瑰香氣多樣化》。該研究揭示了全新基因誕生的多步驟曆程，以及其對植物表型的影響機制，為重新審視植物基因起源機制開拓了全新視角，更為植物學領域從頭設計新基因、改良生物性狀點亮了新思路。

　　月季，資源豐富多樣，擁有數百個自然種與上萬個栽培種，園藝價值極高，是生物多樣性研究的理想模式植物。甯國貴教授團隊以月季為研究突破口，發現了一個全新基因，并将其命名為 SCREP。研究證實，該基因宛如一位精準的 “調香師”，能顯著抑制月季花關鍵芳香物質 —— 丁香酚的合成。而這個全新基因的誕生，曆經千百萬年漫長歲月，通過多步驟 “精心拼裝” 而成。大約 6300 萬年前，同為薔薇亞科物種的樹莓中，突然出現一段無功能的 “非編碼 DNA”。直至 1600 萬年前，随着薔薇屬物種植物的持續演化，這些零散的基因片段逐步整合，演變成可編碼蛋白質的完整基因框架。随後，一個名為 MITE 的 “跳躍基因” 精準插入其啟動區，如同為基因安裝了強力 “能量電池”，促使 SCREP 基因高效表達，最終對薔薇屬植物的花香産生了決定性影響。

　　團隊對 38 種涵蓋野生種、古老栽培種及現代栽培種的薔薇植物，開展全面基因測序與香氣成分分析，結果發現：SCREP 基因廣泛存在于進化程度較高或經人工選育的薔薇品種中。那些缺少該基因，或者其啟動區域未插入 MITE “跳躍基因”(即無 “能量電池”)的植株，往往能釋放出更為濃郁的丁香酚香氣。這一發現充分表明，SCREP 基因的有無及表達強度，是塑造薔薇屬植物多樣花香 “個性” 的核心要素之一。

　　該發現的價值不僅體現在為月季花香性狀的定向調控夯實了理論根基，更在合成生物學領域展現出廣闊應用潛力。未來，有望突破傳統依賴已有基因改良組裝的技術瓶頸，憑借從頭創造新基因的方式，實現對植物性狀的精準改良。

　　探月 “愛神” LOVEX 取得新進展，開拓天文觀測新視野

　　9 月 1 日，從中國科學院上海天文台傳來喜訊，我國科研團隊成功搭建起國際上首個月球軌道 VLBI(甚長基線幹涉測量)系統，并于近期在月 - 地長基線上，成功捕捉到天體射電輻射與航天器信号的幹涉條紋。目前，該系統所有在軌設備運行穩定，性能指标完全符合設計要求，為超高分辨率射電天文學以及精确航天器跟蹤開辟了嶄新路徑。相關成果已于近日在學術期刊《中國科學：物理學 力學 天文學》英文版在線發表。

　　中國科學院上海天文台科研人員牽頭負責的月球軌道 VLBI 試驗系統(LOVEX，Lunar Orbital VLBI EXperiment)，是中國月球探測工程嫦娥七号的重要科學組成部分。LOVEX 巧妙借助嫦娥七号鵲橋二号中繼星平台及其相關設備(包括 4.2 米口徑 X 波段天線、固存和 S/Ka 波段通信系統等)，并在鵲橋二号搭載 VLBI 專用設備，成功構建起國際上首個月球軌道 VLBI 系統。LOVEX 與地面 VLBI 台站攜手開展聯合觀測，組成的月地基線空間 VLBI 網，擁有長達約 38 萬千米的超長基線，具備超高空間分辨率，能夠開展深空探測器精密測定軌工作，以及具有重大科學意義的天文觀測研究。

　　VLBI 專用載荷設備由上海天文台牽頭，聯合國内多家航天電子技術單位共同完成研制。主要設備涵蓋 X 波段低溫接收機及制冷機控制單元、被動氫原子鐘、變頻和數據采集後端、VLBI 饋源、波束波段及電纜組件等。鵲橋二号中繼星于 2024 年 3 月 20 日成功發射，并順利進入橢圓環月軌道，目前穩定運行于近月點 300 公裡、遠月點 16 萬公裡的軌道。VLBI 設備經過嚴格單機測試，各項指标均滿足要求。

　　LOVEX 首次 VLBI 實驗将觀測天體鎖定為類星體 AO 0235 + 164.該目标源是已知的明亮耀變體，射電輻射強烈，亮溫度極端，且位于月球軌道平面附近，月地投影基線變化幅度大，是驗證 LOVEX 探測極限的絕佳目标。LOVEX 聯合上海天馬、昆明、南山等地面望遠鏡，于 2024 年 10 月 18 日首次在 0.37 倍地球直徑的投影基線上，成功探測到該源的幹涉條紋。2025 年 1 月 23 日，在 5.5 倍地球直徑基線上實現 512MHz 全帶寬觀測，數據質量大幅提升，這些成果有力驗證了 LOVEX 具備探測亞毫角秒尺度結構的強大能力。此外，LOVEX 還成功應用于深空探測領域，精準完成對地月 L2 點的嫦娥六号軌道器的精密定軌，充分彰顯了該系統在前沿天文研究與我國深空探測能力提升方面的雙重價值，凸顯了我國在空間科學儀器研發和天文觀測技術上的創新實力。

　　LOVEX 作為第一個由一個國家獨立完成的空間 VLBI 系統，成功檢測到天體射電輻射和航天器信号在月 - 地基線的幹涉條紋，充分表明該系統各項設備運行正常，性能和指标達标，整體運行成功，為超高分辨率射電天文學和精确航天器跟蹤開辟了新的可能性。作為世界上第四個運行的空間 VLBI 項目，LOVEX 亮點紛呈：擁有最長的幹涉基線，達約 38 萬千米;在所有空間 VLBI 系統中，觀測帶寬最寬(512MHz)，數據速率最高(2Gbps);工作在 X 波段(深空通信頻段)，實現了空間 - 地球基線上首次對深空探測器的 VLBI 測量試驗;在太空任務環境中首次實現對原始 VLBI 數據的機載存儲;第一次将高精度被動氫原子鐘用于 SVLBI。随着數據收集的持續推進和科學分析的逐步深入，LOVEX 有望為人類深入洞悉天文環境提供關鍵支撐，為未來深空探測能力的飛躍貢獻更大力量。

　　從神秘的火星内核到微觀的植物基因，再到浩瀚宇宙中的天文觀測，我國科學家憑借智慧與勇氣，不斷沖破未知的壁壘。這些 “首次”“首創” 成果，是我國科技實力提升的生動注腳，也為全球科學發展注入了強勁的中國動力，激勵着更多科研工作者勇攀科學高峰，在探索未知的道路上笃定前行 。