嫦娥五号玄武岩揭示20亿年前月球火山活动

月球有着不同于类地行星的岩浆和热历史。对月球样品的放射性同位素定年表明，大多数月球玄武岩岩浆活动在约29亿~28亿年前（Ga）停止，虽然月球定年学已提示较年轻的玄武岩在3~1 Ga之间，但由于缺乏返回样品校准，该结果存在较大的不确定性。

研究组报道了嫦娥五号带回的玄武岩碎屑精确的铅—铅年龄为20.30±0.044亿万年前，经过2个分化阶段演化而成的玄武岩碎屑238U/204Pb比值（μ值）约为680。这是迄今为止通过放射性定年法报道的月球玄武岩最年轻的结晶年龄，将月球火山活动的持续时间延长了约8亿~9亿年。

嫦娥五号玄武岩月幔源区的μ值在阿波罗遗址的低钛和高钛玄武岩范围内（μ值约为300~1000），但明显低于钾、稀土元素和磷（克里普）和高铝玄武岩（μ值约为2600~3700），这表明嫦娥五号玄武岩是由一个贫克里普矿源熔融而成。

该年龄为太阳系内部的陨石坑定年法提供了一个关键的校准点，并提供了对月球火山和热历史的新见解。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04100-2

嫦娥五号年轻月海玄武岩揭示“干”月幔储层

月球内部水的分布对月球的起源、月球岩浆海洋的结晶和月球火山作用的持续时间都有影响。嫦娥五号从月球西北部的风暴洋克里普地体带回了一些迄今为止报道最年轻的月海玄武岩样本，这些样本可追溯到20亿年前（Ga），据此人们得以探索月球水的时空演化。

研究组报道了嫦娥五号玄武岩中磷灰石和钛铁矿熔体包裹体的水丰度和氢同位素组成，并得出母岩浆的最大水丰度为283±22μg g-1，氘/氢比为（1.06±0.25）×10-4。

考虑到亏损月幔的低度部分熔融以及广泛的岩浆分离结晶，研究组估计最大月幔水丰度为1~5μg g-1。嫦娥五号玄武岩月幔源区的适中含水量处于大约4.0~2.8Ga喷发的月海玄武岩估算范围的最低值，表明在长期火山活动期间，通过对风暴洋克里普地体的熔融提取，嫦娥五号玄武岩的月幔源区在2.0 Ga时发生了脱水。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04107-9

光机械耗散孤子

非线性波—物质相互作用可能产生孤子，这种现象具有波传播固有的稳定性和不寻常的光谱特性。孤子已在各种物理系统中产生，并在通信、光谱学和计量学等广泛的应用中发挥了重要作用。

微腔中耗散克尔光孤子的实现导致了芯片级平台中频率梳的产生。在腔中，光子可以与机械模式相互作用。微腔光机械已应用于频率转换方面，如微波到光或射频到光，在通信和在不同频率下工作的量子系统接口方面也有应用潜力。

研究组报道了在光机械微谐振器中由光场激发的机械微孤子的观察结果，将光谐振器中的孤子产生扩展到不同的光谱窗口。沿回音廊模式谐振器圆周循环的光场通过光机械耦合触发机械非线性，进而在传播的机械模式上诱导时变周期调制，产生定制的模式色散。

机械损耗由声子增益补偿，光机械非线性由定制的模式色散来平衡，可实现稳定的局域机械波包—机械孤子。光驱动的机械微孤子的实现为光机械技术开辟了新的途径，并可能在声传感、信息处理、能量存储、通信和声表面波技术中得到应用。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04012-1

可编程量子涡旋对撞机中的声发射和湮灭

在量子流体中，循环的量子化阻止了在经典黏性流体中看到的涡流扩散。然而，加速的量子涡旋可能会将能量损失为声辐射，这与电荷在发射光子时减速的方式类似。

涡旋能量的耗散是量子流体力学中的核心问题，如量子湍流的衰减，与中子星、超流体氦和原子凝聚体等各种系统高度相关。几十年来，深入理解不可逆涡旋动力学背后的基本机制一直是人们的目标，但由于缺乏确凿的实验特征，该目标变得复杂。

研究组通过在具有可调谐粒子间相互作用的平面均匀原子费米超流体中实现可编程涡旋对撞机来解决这一挑战。他们利用超冷费米气体的可访问时间和长度尺度，按需创建涡旋配置并监测其演变。

旋涡—反旋涡对内部和之间的工程碰撞使人们能够将由于声发射和与正常流体的相互作用（即相互摩擦）而产生的涡旋能量弛豫解耦。研究组可以直观看到涡旋偶极子的湮灭如何辐射声脉冲。

此外，研究组在不同超流体区进行的少量涡旋实验揭示了非普遍的耗散动力学，表明位于涡旋核心内的费米子准粒子对耗散有显著贡献，从而为探索一个涡旋接一个涡旋的量子湍流衰减新途径奠定了基础。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04047-4

（未玖编译）