魔角石墨烯中波梅兰丘克效应熵证据

20世纪50年代，波梅兰丘克预测，液态氦—3加热后可能会凝固，这与人们的直觉相反。这种效应是由于固相中原子在空间局部的高过量核自旋熵引起的。在此，科学家发现在魔角扭曲双层石墨烯中也发生了类似的效应。

使用局部和全局电子熵测量，科学家发现，在每摩尔单胞填充近一个电子时，电子熵显著增加到约每单胞1kB。这个巨大的过量熵被指向其磁源的平面内磁场淬灭。可压缩性随电子密度的变化而急剧下降，伴随着费米能级的重置回到狄拉克点附近，标志着两相之间的清晰边界。

科学家将这种跃变映射为电子密度、温度和磁场的函数。这揭示了一个相图，与波梅兰丘克一样，温度和磁场驱动了从低熵电子液体到具有几乎自由磁矩的高熵相关态转变。

相关态的特征是表面上相互矛盾性质的不寻常组合，一些与流动的电子有关——例如缺乏热力学间隙、金属性和狄拉克式的可压缩性；另一些与局部矩有关，例如大的熵及其在磁场下的消失。

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

卡拉哈里盆地105000年前的人类创新行为

非洲的考古记录为智人复杂的符号和技术行为的出现提供了最早的证据。然而，保存完好、年代学较强的晚更新世地层遗址在南非内陆非常罕见，因此海岸假说仍未得到验证。

在此，科学家展示了与大约10.5万年前南部非洲沿海地区的人类发明相似的早期人类发明，他们大约在同一时期生活在600多公里外的内陆地区。科学家报告了有意收集非实用物体（方解石晶体）和鸵鸟蛋壳的证据。

这些证据来自对于卡拉哈里盆地南部的一个层状岩石矿床的挖掘现场，科学家通过光释光测年技术确定其距今约10.5万年。残存凝灰岩矿床的铀钍定年法表明，这里偶尔会有大量淡水流动；这些岩层中最古老的可以追溯到距今11万至10万年之间，与考古发现相一致。

结果表明，南部非洲内陆人类的创新行为并不落后于靠近海岸的人群，而且这些创新行为可能是在潮湿的大草原环境中发展起来的。

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

延迟2亿年的永久大气氧化

早期大气氧化发生在以多次全球冰期为标志的长期极端气候不稳定时期，氧浓度最初上升到目前大气水平的10- 5以上的时间则推定为24.3亿年前。然而，随后大气氧含量的波动一直持续到大约23.2亿年前，这代表了大气中不可逆氧化的估计时间。

在此，科学家通过南非德兰士瓦尔超群的海洋沉积物，对古代早期最后两次冰期的大气和局部海洋氧化还原条件进行了高分辨率重建。利用多重硫同位素和铁—硫—碳系统，科学家证明了大约23.2亿年前之后大气氧水平的持续振荡，这与海洋氧化还原化学和气候的主要扰动有关。

因此，在大约2亿年的时间里，氧气水平在目前大气水平的10- 5的阈值上下波动。永久的大气氧化事件比目前估计的晚了很长一段时间。

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

炎热巨型行星大气层中5种含碳和氮物质

先前对热木星的观测表明，它们在其主星前面经过时大气层中经常存在水蒸气和一氧化碳；这已经在通常的化学平衡假设下根据太阳的比例组成进行了研究。

氰化氢和这两种分子都在HD 209458b的大气中被发现。HD 209458b是一个被充分研究过的热木星（平衡温度在1500 k左右），曾经检测出氨，但随后被否认。

在此，科学家报告HD 209458b的观察结果，显示存在水、一氧化碳、氰化氢、甲烷、氨和乙炔，每个分子5.3到9.9个标准偏差。辐射和化学平衡的大气模型表明，探测到的物质具有富碳化学成分，碳氧比接近或大于1，高于太阳的值（0.55）。

根据现有的关于大气化学与行星形成和迁移情景的模型，这可能表明HD 209458b在远离目前位置的地方形成，随后向内迁移。

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https://doi.org/10.1038/s41586-021-03381-x（李言编译）