我都化成灰30亿年了，咋还能被你认出来？

01

AI找到30亿年前的生物痕迹

科学家们运用化学技术和人工智能的强大组合，在南非古老岩石的距今33.3亿年前的沉积物中，找到了迄今为止地球上生命存在的最早、最确凿的化学证据。

最原始的微生物不但细小，而且也没有骨骼，所以不会形成可见的化石。而且经过了长时间的生物地球化学循环后，这些原始的微生物很大概率已经风化降解掉了，因此几乎无迹可寻。

我们有句俗语叫做“化成灰我也认识你”，但如果生物真的化成灰了，只留下一团原子和分子的混合物了，人眼确实很难分辨出——但这并不意味着能逃过AI的火眼金睛。

卡耐基研究所的科学家们分析了超过400个样本，用于检验AI对于生命的识别能力。这些样本涵盖了现代植物、动物、真菌、煤炭等生物来源的无细胞沉积物，以及富碳陨石、合成有机材料以及古代沉积物等非生物来源的沉积物。

他们利用先进的光谱技术，从每个样本中释放出被包裹的化学碎片。然后，他们将这些数据输入到一种名为“随机森林”的特定机器学习模型中，借此来练该模型识别生物过程留下的化学“指纹”。

模型展现出了惊人的精准度，能够以超过90%的准确率区分生物来源和非生物来源（例如陨石或合成碳）。在已知样本上，其准确率甚至高达98%。

也就是说，同样面对一堆灰烬，AI可以告诉我们，被烧掉的大概率是一棵植物还是一件衣服。

训练好AI之后，科学家用它来分析了来自南非的33亿年前的岩石样本，结果发现，这些岩石的含碳沉积物，非常可能是来自一种能够进行光合作用的微生物。

该模型能够成功地从混乱、降解的化学数据中提取微量的生物信息，同样的技术也可以应用于空气样本，用于寻找地外生命。例如，模型可以应用于火星岩石或木卫二的样本。为此，研究人员计划改进他们的模型，甚至可能以非产氧光合细菌为例进行测试，以期找到地球外生物的类似物。

这片薄岩片中的黑色结构是距今25亿年的微生物遗迹

课代表总结：真·见到老祖宗了。

02

氮核心手性分子的不对称合成获突破

左手和右手，看上去没有什么本质差异，都是五个手指连在一个手掌上。但是一旦涉及到立体的互动，左右手的区别就显露出来了。

例如，两个人见面握手，如果一人出左手一人出右手，那么握手就会很别扭；更直观的例子是，右手的手套戴在左手上就会很难受。

这种镜像区分的性质，在化学中被称为手性，也就是一种物体与其镜像不可重合的特性。生物体内经常涉及到分子之间的立体互动，所以很多生物分子都会表现出手性。因此，如何区分左右是化学家和生物学家长久以来的重要研究领域。

现在，想象我们身体的躯干部分是一颗碳原子，而头、脚、左手和右手都是不同的取代基，加在一起构成的人体就是一整个手性分子。

这类以碳原子为核心的立体分子，如何确保它的左手和右手不会装反，科学家已经小有所成；然而对于以氮原子为核心的立体分子，科学家仍然感到挠头。

近期，德国马普研究所在《自然》发表了突破性研究。

他们设计了一种催化不对称策略，用于合成稳定的非环N-立体胺。这项开创性工作将经典的离子配对概念与烯醇硅烷和硝酸根离子的精妙反应性相结合，在受限环境中通过定制手性阴离子的协同作用，成功构建了梦寐以求的立体氮中心。

咳咳，让我们说点能听懂的。

氮原子核心之所以难以控制，是因为它本身容易发生快速翻转。形象地说，氮原子构成躯干有一种“超能力”，能在手脚头都不转向的前提下，肚子和后背直接来一个互换。就好比大风天撑雨伞，伞被风一吹，内侧面直接变成外侧面，而外侧面翻转成了内侧面。

想象一下，肚子和后背发生了对换，那么左右手的相对位置也就跟着一起互换了，这就是为什么氮原子做核心原子时，它的左右手很容易装反的原因。

那么，如何避免伞被风吹得“翻面”呢？很简单，用墙抵住伞的外侧面，再大的风也不可能把它刮翻。

于是，科学家在设计氮原子核心的分子时，尝试在它的身后引入两个大型原子团充当墙壁，利用这些原子团产生的空间位阻和电子效应，强效抑制了氮构型的翻转能力。由此，原本转瞬即逝的氮原子核心获得了构型稳定性，它的手性就不会再那么容易变换了。

这项突破体现了创新催化与机理理解相结合的变革性影响。随着不对称合成不断探索新的立体化学空间，成功控制氮立体中心成为人类智慧与分子世界无限潜力的见证。

想象一下，雨伞

是一个氮原子核心的手性分子

课代表总结：所以为什么袜子不分左右咧？

参考文献：

Zhu, C., Das, S., Sterling, M.S. et al. The Asymmetric Synthesis of an Acyclic N-Stereogenic Amine. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09905-z

03

月球可能是“近亲相撞”的产物

从1970年代开始，随着地质学研究的深入以及对月球样本的分析，科学家们对月球的起源有了新的认识。

现在的理论认为，大约45亿年前，也就是说地球刚刚诞生不久，一颗名为忒伊亚的年轻原行星撞击了地球，并且淹没在了地幔以下。这次撞击是如此的剧烈，以至于地幔大部分都被融化，海量的碎片被抛射到空中，并且逐渐融合成了一颗星球，这就是现在的月球。

也就是说，组成月球的碎片一部分是来自于原始地球，也有一部分是来自于忒伊亚。那么，科学家想要进一步判断，月球到底有哪些成分是来自于忒伊亚的，并希望借此来推测忒伊亚的组成。

来自马克斯·普朗克太阳系研究所和芝加哥大学的研究人员，重建了迄今最详尽的忒伊亚化学构成与起源图谱。他们的结论是：忒伊亚很可能形成于比地球更靠近太阳的位置。

研究人员通过分析地球与月球岩石中特定关键金属（尤其是铁、钼和锆）的同位素展开研究。在早期太阳系中，同位素分布并不均匀，其丰度随行星与太阳的距离而变化，这种差异使它们成为天然的化学地理标记。

结果发现，月球的同位素组成和地球非常类似。通过计算能产生现今地球与月球同位素特征的元素组合，研究人员反向推演出忒伊亚的原始构成。

计算表明，地球本身所含有的铁和钼，应该早就沉没进地核了；但现在在地幔中仍然含有很多铁和钼，它们很可能来自忒伊亚，而不是地球自身的元素。最有可能的情景之一是：地球与忒伊亚的大部分构建模块都起源于太阳系内部。它们很可能是近邻。也就是说，忒伊亚可能并非先前认为的来自深空的流浪天体，而是由与地球元素组成相似的太阳尘埃和富金属碎屑聚合而成。

忒伊亚和地球相撞的艺术家想象图

课代表总结：本是同根生，相撞何太急！

参考文献：

Timo Hopp et al. ,The Moon-forming impactor Theia originated from the inner Solar System.Science390,819-823(2025).DOI:10.1126/science.ado0623

04

古DNA揭示石峁古城人群的遗传来源与社会结构

石峁遗址是陕西省神木县境内的一处新石器时代遗址。遗址位于高家堡镇石峁村秃尾河北侧山峁，在长城南边十余公里，黄河西边二十余公里，兴建于公元前2300年前后，废弃于公元前1800年前后。

遗址中包含内、外城和“皇城台”，总面积为425万平方米，看起来非常像一个国家，但是没有任何文字史料记载该遗址，其人群来源、社会结构及与周边人群的关系等问题长期存有争议。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等科研团队，历时13年，对来自石峁遗址、周边遗址及晋南地区共169例古代人骨样本展开大规模、高分辨率的核基因组研究，揭示了石峁古城人群的遗传来源与社会结构。

结果发现，埋在石峁古城皇城台、内城和外城的不同等级人群，其主体人群的遗传成分高度一致，均和陕北本地仰韶晚期人群相同。

研究进一步发现，石峁文化人群的部分离群个体还携有一定比例的中国北方草原裕民成分相关人群和南方沿海稻作人群相关祖源成分。

例如，在北方草原方向，从仰韶晚期的五庄果墚遗址，到龙山时期的石峁城址和周边的木柱柱梁、新华遗址，均发现了携有极高比例裕民成分相关人群成分的离群个体。

在南方沿海方向，多个石峁文化遗址的少数离群个体被检测出10%-30%的古南方人群遗传成分，可被4千多年前的南方稻作人群相关成分所代表。

这一发现扩宽了对稻作农业人群北向影响范围的理解，为史前稻作农业北传提供了强有力的遗传学证据。

可见，石峁文化与相关人群呈现出“主干清晰、多元交融”的动态形成过程，以本地仰韶人群为稳定的遗传主干，同时与中原、草原和南方的农牧业人群保持着不同程度、长期的互动交流，为理解中华文明“多元一体”格局的早期演进提供了关键实证。

这些发现深化了我们对早期国家形态和中华文明早期发展路径的认识，为探索中华文明“多元一体”格局形成过程做出里程碑式的贡献。

石峁古城遗址及其人口分布来源

课代表总结：上古文明还有很多需要我们去探索，毕竟中国太大了。

参考文献：

Chen, Z., Gardner, J.D., Sun, Z. et al. Ancient DNA from Shimao city records kinship practices in Neolithic China. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09799-x

05

全球航运路线的改变揭示了隐藏的气候变化

正如蝴蝶效应所说：“亚马逊河上的一只蝴蝶扇动翅膀，导致了密西西比河流域上的一场飓风。”类似地，红海航运路线上的枪声，可能会导致南大西洋上空的云层开始消散。

自2023年11月起，红海曼德海峡的袭击事件导致红海航运量急剧下降，迫使船只改道绕行非洲最南端的好望角，南大西洋地区航运活动迅速增加。

受地理因素影响，这一地区的云层很低，因此对船舶污染反应非常强烈。但令人疑惑的是，从船队开始绕行好望角开始，这一地区的云层居然变少了。

之前，绕行此处的船舶都会造成严重的空气污染，为什么这次的绕行非但没有污染，反而让云层消散了呢？

在《大气化学与物理》杂志上发表的一项最新研究中，美国佛罗里达州立大学的研究者发现，这是因为船用燃料中的硫含量降低造成的。

2020年1月，国际海事组织（IMO）要求大幅降低船用燃料的硫含量，这一措施主要是为了减少硫化物对空气产生的污染。

这一要求产生了意向不到的效果。科学家表示，燃料中的硫燃烧后会形成气溶胶，形成含有大量小液滴的云，让云层变得不透明并且更低。现在燃料里没有硫了，这种气溶胶的浓度降低，因此浓厚的云层就减少了。

而云层能够反射太阳光，从而有效减少地球接收到的太阳加热。因此有观点提出，这种减硫燃料虽然可以减少污染，但会加剧气候变暖。

科学家们仍在争论，IMO新规实施后，到达海洋的阳光增加是否可能对2023年和2024年大西洋海洋热浪产生了影响。此外，对于云量总体下降的幅度也存在分歧，有人估计云量下降了10%，而有人认为下降了80%。

这次的航线改变为科学家们提供了实测的机会，能够在航运活动水平相近的情况下，直接比较燃油排放规则实施前后云层状况的变化。

数据显示，燃油新规实施后，船舶对云形成的影响能力下降了67%。这一发现进一步证实了清洁燃料已显著降低了航运对云特性的影响，并为改进未来的气候模型提供了重要的约束条件。

总的来说，弃用含硫燃料已经拯救了数万人因空气污染而过早死亡，但可能也导致了地球失去了大量云层。已有相关领域的科学家提出，需要对短期和长期的环境利益进行进一步的权衡。

全球航运路线的改变可能对全球气候有意料之外的影响

课代表总结：当下还是未来，从来都是一个难题。

参考文献：

Michael S. Diamond, Lili F. Boss. Conflict-induced ship traffic disruptions constrain cloud sensitivity to stricter marine pollution regulations. Atmospheric Chemistry and Physics, 2025; 25 (22): 16401 DOI: 10.5194/acp-25-16401-2025

来源：科学大院，原标题：我都化成灰30亿年了，咋还能被你认出来？| 一周趣科学vol.84

编辑：LYang

转载内容仅代表作者观点

不代表中科院物理所立场

如需转载请联系原公众号