2020年《自然》杂志上的6项重大发现，从原子到星系

物质反物质的对称违反

T2K（一个粒子物理实验）研究报告可能发现轻子群的粒子破坏了粒子—反粒子镜像对称（也称为CP对称）。轻子CP破坏可以用中微子搜索。中微子有三种“味道”，由它们所关联的带电轻子（电子、介子和tau粒子）决定，并且可以在运动过程中从一种味道变到另一种味道。如果CP对称守恒，介子到电子的中微子转换将与介子到电子的反中微子转换相同。在T2K实验中，位于日本神冈天文台的地下探测器探测到穿过地球的中微子（或反中微子）。这个实验测量了中微子-电子转换的振荡概率。结果排除了95%置信水平的CP守恒，这可能是我们宇宙中物质-反物质不对称起源的第一个迹象。原始研究：Nature 580, 339-344(2020)。

随着臭氧层的恢复，环流效应已经停止

20世纪80年代中期在南极上空发现的大气臭氧层空洞揭示了人类制造的臭氧消耗物质（ODSs）所造成的威胁。位于海拔10-20公里的南极臭氧洞，也影响了南半球大气环流，一直影响到地表。最明显的是，夏季的急流向极地移动。1987年的《蒙特利尔议定书》及其随后的修正案禁止了ODSs的生产和使用。因此，大气中ODS浓度正在下降，臭氧层恢复的初步迹象已经出现。研究报告说，自臭氧恢复开始以来，臭氧空洞相关的环流效应已经停止。以前曾有人注意到这种停止的趋势，但班纳吉和他的同事是第一个正式将其归因于《蒙特利尔议定书》的影响。原始研究：Nature 579, 544-548(2020)。

史前爱尔兰精英通过乱伦维持王朝血统

卡西迪等人研究了农耕社会的社会结构，重点研究了被埋葬在通道墓穴中的人。最著名的爱尔兰通道墓是纽格兰奇的巨大纪念碑。它是用复杂的工程技术建造的，以确保在一条长石砌通道的尽头有一个墓室，在一年中最短的一天里，朝阳照亮墓室。在那里发现的古代人类遗骸的DNA揭示了一种罕见和意外的乱伦事件。大约5000年前埋葬在纽格兰奇墓室的一名男子是一级乱伦婚姻的后代，他的父母要么是兄弟姐妹，要么是父母和孩子。这一发现让研究小组推测，与这座宏伟的纪念碑有关的精英们通过乱伦来维持王朝的血统。原创性研究：《自然》582,384-388(2020)。

卫星很快就能绘制出地球上每一棵树的地图

Brandt等人报告了他们对覆盖西非西撒哈拉和萨赫勒地区130多万平方公里高分辨率卫星图像的分析。作者绘制了大约18亿棵树冠的位置和大小图，以前从未在如此大的范围内绘制过如此详细的树木图。商业卫星已经开始收集数据，能够捕捉到一平方米或更小的地面物体。这使陆地遥感领域处于飞跃的起点，从侧重于综合景观尺度的测量，到有可能在大的区域或全球尺度上绘制每棵树的位置和树冠大小。这一进展无疑将推动我们思考、监测、模拟和管理全球陆地生态系统的方式发生根本性变化。原始研究：《自然》587,78 - 82(2020)。

在我们自己的星系中一次快速无线电爆发

发表在《自然》杂志上的三篇论文报告了探测到一种叫做快速射电暴（FRB）的现象，这种现象来自于我们星系的一个源头。有趣的是，快速射电暴伴随着x射线的爆发。这一发现是通过将多个太空望远镜和地面望远镜的观测结果综合起来而得出的。“快速射电爆发”这个名字很好地描述了它们是什么，持续时间约为毫秒级的明亮的无线电波爆发。它们于2007年首次被发现，由于存在时间很短，这使得探测它们并确定它们在天空中的位置变得特别困难。这个快速射电暴是第一个在银河系中被发现的，也是第一个与被称为磁星的恒星残骸有关的，证明了磁星可以驱动快速射电暴。原始研究：《自然》587, 54-58 (2020)；《自然》587,59-62 (2020)；《自然》587,63-65(2020)。

低温电子显微镜达到了原子分辨率

结构生物学的一个基本原理是，一旦研究人员能够直接观察到足够详细的大分子，就应该有可能理解它们的三维结构是如何赋予它们生物功能的。在《自然》杂志上，研究人员报道了迄今为止使用一种称为单粒子冷冻电子显微镜的方法获得的最清晰的图像，该方法首次确定了蛋白质中单个原子的位置。每个小组使用的硬件都能处理低温电子显微镜成像的不同方面，这些方面以前限制了可达到的分辨率。随着这些技术的发展，低温电磁图像信噪比的提高将扩大该技术的适用性。也许这些技术的融合将使低温电子显微镜结构的测定达到甚至超过一埃的分辨率，这在过去似乎是不可能实现的成就。原始研究：《自然》 587, 157-161 (2020)；《自然》587,152-156(2020)。