4月29日外媒科學網站摘要：中瑞團隊用古老礦物破解數據覆蓋難題
4月29日（星期二）消息，國外知名科學網站的主要內容如下：
《科學》網站（www.science.org）
消失的土地：現代農耕侵蝕地表速度遠超古代冰川
研究表明，過去150年間，人類農耕活動對地表的侵蝕速度遠超古代冰川作用。這一發現來自美國達特茅斯學院的最新研究，該研究基於對美國明尼蘇達州上密西西比河流域沉積記錄的分析，研究成果發表於最新一期《地質學》（Geology）期刊。
冰川曾是塑造地貌的主要力量，約2萬年前，勞倫泰德冰蓋侵蝕北美大陸，形成五大湖等地質景觀。然而，19世紀末歐洲殖民者大規模毀林開荒後，農耕活動導致侵蝕速率急劇上升。研究團隊通過光釋光測年和宇宙成因核素分析技術發現，明尼蘇達州特勞特溪流域在冰盛期年均侵蝕僅0.071毫米，而農耕時代飆升至0.6毫米/年，是冰河時期的8至12倍。
美國1930年代“沙塵暴”（Dust Bowl）期間，過度耕作曾引發災難性侵蝕。例如明尼蘇達州小鎮比佛（Beaver）因洪水沉積物堆積達4.5米，最終被廢棄。儘管現代農業已採用覆蓋作物、免耕法等保護措施，但美國農業部數據顯示，當前侵蝕速率仍達自然狀態的14倍，遠超可持續水平。
科學家警告，持續侵蝕將導致表土流失、河道淤塞，並削弱土壤固碳和蓄水能力，威脅長期糧食安全。研究者強調，土壤是文明發展的基礎，亟需更有效的保護措施以應對這一全球性挑戰。
《科學通訊》網站（www.sciencenews.org）
科學數據揭密：飲用水停止加氟如何傷害一代兒童的健康
加拿大卡爾加里市和美國阿拉斯州朱諾市先後停止向公共供水添加氟化物，隨後科學研究顯示，這一決定對兒童口腔健康造成了顯著負面影響。
卡爾加里市於2011年停止加氟後，當地兒科牙醫觀察到兒童齲齒問題加劇，許多患兒需全身麻醉治療。一項對比研究發現，停氟七年後，卡爾加里二年級學生的齲齒率爲65%，而仍實施加氟的加拿大埃德蒙頓市僅爲55%。2024年的另一項研究顯示，卡爾加里兒童因齲齒接受全身麻醉的比例是埃德蒙頓的近兩倍。
類似情況出現在美國朱諾市。該市於2007年停氟後，當地6歲以下兒童的齲齒治療需求顯著增加。醫療補助數據顯示，2003至2012年間，該年齡段兒童人均齲齒治療次數從1.5次升至2.5次，治療費用（經通脹調整）人均增加303美元。研究人員指出，停氟導致公共醫療支出上升，相當於向納稅人徵收“隱性醫療稅”。
2021年，卡爾加里市通過公投以62%支持率恢復加氟，而朱諾市仍未重啓該措施。研究表明，基於不充分證據停用氟化物可能損害公衆健康，並增加社會經濟負擔。這一案例爲其他城市的公共衛生決策提供了重要參考。
《每日科學》網站（www.sciencedaily.com）
1、自旋波突破：中國瑞士團隊用古老礦物破解數據覆蓋難題
瑞士聯邦理工學院（EPFL）的研究人員在自旋電子學領域取得重要突破。他們利用自旋波（一種無電荷磁波）替代傳統電子流，實現了數據的傳輸與存儲。這一技術有望大幅降低能耗，推動可持續計算的發展。
此前，研究團隊已證明自旋波可以反轉納米磁體的磁化狀態，用於存儲數字信息。然而，自旋波信號無法重置磁性比特，限制了數據的重複寫入。如今，瑞士聯邦理工學院與北京航空航天大學合作，在《自然·物理學》（Nature Physics）發表的研究發現，赤鐵礦（一種常見的氧化鐵礦物）展現出獨特的磁學行爲，爲解決這一問題提供了可能。
赤鐵礦不僅儲量豐富、環境友好，還表現出超越傳統材料（如釔鐵石榴石）的性能。研究發現，赤鐵礦能同時激發兩種磁子模式（自旋波的準粒子），而傳統材料僅支持單一模式。這種雙模式特性使得自旋電流的極性可被雙向調控，從而有望實現數據的重複編碼與存儲。
這一發現源於實驗中的意外現象。研究人員在赤鐵礦樣本中觀測到異常的干涉圖樣，進一步分析表明，這是兩種磁子模式相互作用的結果。這一特性爲開發超高頻自旋電子器件奠定了基礎，未來或可應用於下一代信息與通信技術。
赤鐵礦的磁性曾被認爲過於微弱，但新研究揭示了其在先進技術中的潛力。該成果不僅提供了更環保的材料選擇，也爲自旋電子學的高效發展開闢了新途徑。
2、從草圖到成品只需一筆：新系統重新定義數字製造
在現代製造業中，計算機數控（CNC）機牀被廣泛用於產品加工，但其操作流程通常複雜，需要使用者掌握專業軟件技能。日本東京大學的研究團隊開發了一套名爲Draw2Cut的創新系統，通過直觀的手繪方式降低CNC加工的門檻。
Draw2Cut允許用戶直接用彩色記號筆在待加工材料（如木材）上繪製設計圖案，系統通過攝像頭識別這些圖案並自動生成CNC機牀所需的加工指令。其中，紫色線條代表銑削路徑，紅色和綠色標記分別指示垂直切割和漸變加工。這種方式省去了傳統CAD建模的繁瑣步驟，使沒有專業背景的用戶也能快速表達設計意圖。
研究團隊表示，開發這套系統的靈感來源於木匠在木材上做標記的傳統方法。實現這一技術的關鍵在於建立一套清晰的繪圖語言，確保顏色和符號能準確轉化爲機器指令。儘管系統目前精度約爲1毫米，尚不及專業水平，但其目標是讓更多人能夠接觸CNC加工，而非完全替代人工。
測試表明，Draw2Cut顯著降低了新手的操作難度，甚至兒童也能使用。同時，專業用戶也能從中受益，快速驗證設計概念。未來，團隊計劃擴展更多符號和筆畫模式，並支持自定義顏色指令。由於系統代碼已開源，開發者可根據需求進一步調整功能。
這一研究體現了數字製造技術向更廣泛羣體普及的趨勢，讓複雜加工技術變得簡單易用。
《賽特科技日報》網站（https://scitechdaily.com）
1、沙漠生物多樣性危機：誰在逼走本土生命？
美國加州的沙漠曾被認爲對植物入侵具有天然抵抗力，但如今正面臨撒哈拉芥等入侵物種的嚴重威脅。美國加州大學河濱分校的一項研究發現，這種雜草的蔓延正在破壞沙漠的生物多樣性，並削弱其從極端氣候中恢復的能力。該研究成果最近發表於《生態學》（Ecology）期刊上。
研究團隊分析了17年的觀測數據，發現撒哈拉芥通過壓制沙漠的天然種子庫，對本土植物造成巨大威脅。沙漠的種子庫由土壤表層的休眠種子組成，是生態系統應對惡劣環境的關鍵。然而，單株撒哈拉芥可產生多達15,000粒種子，迅速擠佔生存空間，抑制本土植物的生長。此外，芥菜科植物可能釋放化學物質，進一步阻礙其他植物的發育。
在健康狀態下，沙漠植物會根據降雨差異交替生長，形成動態平衡。但撒哈拉芥的泛濫導致本土植物種類減少，生長模式單一化，使生態系統更易受環境波動影響。這種入侵不僅威脅植物羣落，還波及依賴本土植物生存的動物，如螞蟻和蜥蜴，它們的棲息地和食物來源正逐漸消失。
這項研究爲全球面臨類似威脅的沙漠生態系統提供了管理框架。通過精準清除入侵物種並修復關鍵本土植物，或許能幫助保護沙漠的獨特生物多樣性。隨着氣候變化加劇，此類行動對於維持生態平衡將愈發重要。
2、 我們能編程生命嗎？科學家解鎖細胞自組織新法則
無論是企業、社會還是國家，大多數系統在成員各司其職時運行得最爲高效，這種效率往往依賴於空間組織，而組織化既可以通過既定規則形成，也能通過自組織等自然過程實現。
在微觀層面，細胞同樣依靠專門組件執行特定功能。德國馬克斯·普朗克動力學與自組織研究所（MPI-DS）的研究人員正在探索這些複雜生物結構的形成機制。他們的模型表明，有序結構的構建依賴於不同元素間的簡單相互作用，而這些相互作用能自發形成精妙的組織。
在被動系統中，粒子間的隨機相互作用會達到平衡，形成穩定模式。但如果引入非互易相互作用——例如一個粒子受另一個粒子吸引，而後者卻受前者排斥——系統就會表現出均質化混合物的活性行爲。這種非互易作用能夠調控粒子的組織狀態，使系統適應不同條件。
通過調節非互易性，系統可以形成多種狀態，例如細胞內無膜分離的分子凝聚體，或細胞信號通路中的信息傳遞波。這項研究爲理解複雜生物結構的涌現及細胞功能的維持提供了新的思路。（劉春）