富尘埃星系中芳香烃排放的空间变化

在整个宇宙历史中，尘埃颗粒吸收了恒星发出的一半辐射，并以红外波长重新发射这些能量。多环芳烃（PAHs）是一种大型有机分子，可追踪毫米大小的尘埃颗粒，并调节星系内星际气体的冷却。由于以前红外望远镜的灵敏度和波长覆盖范围有限，在非常遥远的星系中观测多环芳烃的特征一直很困难。研究者展示了詹姆斯·韦布空间望远镜在宇宙大爆炸后不到15亿年的星系中探测到3.3 μm多环芳香烷特征的观测结果。多环芳烃特征的高等效宽度表明，整个星系的红外发射主要由恒星形成，而不是黑洞吸积。

多环芳烃分子、热尘埃、大尘埃颗粒和恒星发出的光在空间上彼此不同，导致多环芳烃等效宽度和多环芳烃与整个星系的总红外光度之比发生了数量级的变化。研究者观察到的空间变化表明，多环芳烃与大尘埃颗粒之间存在物理偏移，或者在局部紫外线辐射场中存在较大差异。研究表明，多环芳烃分子和大尘埃颗粒的发射差异是早期星系局部过程的复杂结果。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-05998-6

早期宇宙中可能存在质量非常大的恒星

质量最大、寿命最短的恒星主导着前银河系时代的化学演化。在数值模拟的基础上，研究者推测这类第一代恒星的质量可达数百个太阳质量。

据悉，超大质量的第一代恒星质量范围在140个到260个太阳质量之间，预计会通过对不稳定超新星将富含多种元素的物质抛射到星际介质中。然而，经过几十年的观测努力，尚未能独特识别出如此巨大的恒星在银河系中最缺乏金属的恒星上留下的印记。

研究者报告了一颗极低钠和钴丰度的金属极贫恒星的化学成分。这颗恒星中钠与铁的比值比太阳低两个数量级以上，奇电荷数和偶电荷数元素的丰度差异非常大，比如钠/镁和钴/镍。

这种奇特的奇偶效应，加上钠和α元素的缺乏，与质量超过140个太阳质量的恒星产生的原始对不稳定超新星的预测相一致。这提供了一个清晰的化学特征，表明早期宇宙中存在质量非常大的恒星。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-06028-1

未来地球同步链路的量子限制光时间传输

光时间传输和光时钟的结合，为连接地面光时钟和未来天基光时钟的大规模自由空间网络提供了可能性。这样的网络有望更好地测试广义相对论、暗物质搜索和引力波探测。

将光学时钟连接到远程卫星的能力可以实现天基超长基线干涉测量、先进的卫星导航、基于时钟的大地测量以及洲际时间传播的数千倍改进。

到目前为止，只有光学时钟朝着量子限制性能的方向发展。相比之下，光时间传递没有在由接收光子数量设定的类似量子极限下运行。研究者展示了近量子有限获取的时间传输和时间接收功率比是之前方法的1/10000。

美国夏威夷山顶之间的距离超过300公里，发射功率低至40微瓦，远距离站点同步到320阿秒。这种近乎量子限制的操作对于光子少且放大成本高的长距离自由空间链路至关重要：在4.0 mW的发射功率下，这种方法可以支持102 dB的链路损耗，足以在未来将时间传输到地球同步轨道。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-06032-5

湖泊填充事件调制美国南部圣安地列斯地震

水文荷载可以刺激地壳的地震活动性。然而，引发大地震的证据仍然难以捉摸。美国南加州的南圣安地列斯断层（SSAF）毗邻萨尔顿海，这是古卡韦拉湖的遗迹，在过去1000年里，它周期性地充满并干涸。

研究利用新的地质和古地震资料证明，过去6次大地震可能发生在卡韦拉湖的高点。为了研究可能的因果关系，研究者计算了湖泊水位变化引起的库仑应力随时间的变化。

利用黏弹性地幔上的孔弹性地壳的完全耦合模型，研究者发现水文荷载使SSAF上的库仑应力增加了几百千帕斯卡，断层应力率增加了两倍以上，这足以引发地震。

非垂直断层倾角、断层破坏带的存在和侧向孔隙压力扩散增强了湖泊淹没的不稳定效应。科学家的模型可能适用于其他地区的水文负荷，无论是自然的还是人为的，都与大量的地震活动有关。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-06058-9

（冯维维编译）