《国家科学院院刊》

西北航道海冰减少和海浪上升

美国乔治·梅森大学Henke Martin课题组报道了西北航道海冰减少和海浪上升。相关论文发表在7月8日出版的美国《国家科学院院刊》。

据了解，北极海冰持续和预计的退缩引发了国际社会对利用北极海上走廊进行航运、旅行和开发的兴趣。然而，随着北极地区交通量增加，受气候变化影响的其他环境变量可能会威胁到海上作业。

该课题组人员使用4种气候模式用于产生海浪模拟，并调查未来海冰风险以及海浪危害的大小和季节性。研究分析了2020年至2070年间西北航道沿线7月至11月的潜在5个月航运季节，结果显示，在分析期间，海冰风险大幅下降，导致航道沿线在2070年前的5个月内处于接近开放水域的状态。

然而，随着季节性冰覆盖的减少，7月和11月期间，沿线的浪高有明显的上升趋势，最大浪高的时间从9月向季节后期转移。这一结果是恰当的，因为季节性前所未有的极端海浪的出现，加上深秋零下的温度，构成了一个特别危险的环境。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2400355121

光致绝缘体-金属跃迁揭示绝缘体基态本质

美国麻省理工学院的Nuh Gedik与瑞士弗里堡大学的Philipp Werner等人发现，Sr2IrO4的光致绝缘体-金属跃迁揭示了绝缘体基态的本质。相关研究成果7月8日在美国《国家科学院院刊》发表。

研究团队采用超快激光脉冲在Sr2IrO4中实现绝缘体-金属跃迁，并使用时间和角度分辨的光电发射光谱探测由此产生的动力学。研究人员观察到原本存在的能隙逐渐闭合，同时在能隙区域形成了弱重整化的电子能带。通过将这些观测结果与莫特能隙和哈伯德能带的理论预期，在温度和掺杂变化下的演化情况进行对比，研究人员明确否定了绝缘状态是由莫特相关性引起的假设。

相反，他们提出一个相关能带绝缘体图，其中反铁磁相关性在能隙打开中起关键作用。更广泛地说，这项研究结果表明，能量动量分解的非平衡动力学可以用来澄清相关材料中平衡状态的性质。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2323013121

《地质学》

通过长石晶体取向关系记录花岗岩中晶体的活动性

英国剑桥大学Charlotte Gordon课题组的研究解决了“巨晶悖论”这一难题，通过长石晶体的取向关系记录了花岗岩中晶体的活动性。相关论文于7月3日发表在《地质学》杂志。

课题组人员通过检查巨晶中斜长石包裹体的排列，给这个问题提供了一个新的视角，以测试它们是否表现出系统的低能晶体学关系，这种关系是在晶体有旋转空间的富含熔体的环境中通过共生现象附着而产生的。研究人员利用电子背向散射衍射来量化晶体取向，发现巨晶的斜长石包裹体确实占据了这些首选取向，因此被纳入了富熔体环境中。钾长石也以间隙网络的形式存在，但在该网络中的斜长石晶体具有非系统的取向。

这种从系统斜长石取向到非系统斜长石取向的转变，标志着晶体形成一个刚性的、相互连接的框架，阻止了其旋转到低能取向。相平衡模型表明，这种转变发生在岩浆结晶率约为55%的时候。剩余的45%熔体在共晶处结晶，形成间隙相。由此，课题组人员解决了“巨晶悖论”难题，巨晶在熔体中自由生长，结晶体锁定后形成基质钾长石。因此，巨晶提供了系统演化一个关键时期的详细结构和化学记录——从流动、可能喷发的岩浆转变为静止的岩浆。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1130/G52045.1

《细胞-干细胞》

科学家建立人类多能干细胞的体节发生模型

美国密歇根大学Jianping Fu和Yue Liu利用微流控技术建立了人类多能干细胞的体节发生模型。相关研究成果7月8日在线发表于《细胞-干细胞》。

新兴的基于人类多能干细胞（hPSC）的胚胎模型可用于研究人类胚胎发生。特别是使用自由漂浮培养物的基于hPSC的体节发生模型，可以再现体节的形成。体内的体细胞发生涉及错综复杂的生化和生物力学事件。然而，目前的生长发育模型都不能控制培养物中的生化梯度或生物力学信号，这限制了它们揭示驱动生长发育的复杂生化-生物力学相互作用的适用性。

研究人员通过将hPSC来源的体细胞前中胚层（PSM）组织限制在微加工的沟中，开发了一种人类体细胞发生模型。施加在PSM组织上的外源性微流体形态发生梯度导致轴向模式，并自动触发从喙部到尾部侧体节形成。他们发展了一种力学理论来解释体节和PSM之间的尺寸依赖性。微流体体节发生模型被进一步用于揭示细胞和组织生物力学在体节形成中的调节作用。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2024.06.004