碳构造:一个地球系统科学新范式

地球系统科学是一门复杂性科学,迄今没有一个简单理论完整解释地球系统行为.碳构造既是地球系统运行的一种新模式,也是一种研究新范式,其基本构成有碳泵、碳传送带及碳开关.碳泵是跨圈层物质能量垂向交换机制,碳传送带则是同一圈层内的水平输送机制,碳开关控制着地球系统运行状态和进化方向.碳构造是多学科研究地球系统的突破口和交叉点.     

从地到天:丝绸之路与天文交流

<正>丝绸之路是一条交流之路,除了商品贸易,还带来不同的文化、观念和技术。天文学作为一门世界性的学科,东西方都取得了很高的成就。这些成就通过丝绸之路相互交流,促进了各自的发展。"十二星座"初入中国在我国的古典文献中,"天文"一词的含义远远不止于我们现在认为的是以数理科学存在的"天文学"。在前科学革命的时代,天文学一直是作为一门包含了宇宙观、自然观、历史观,真真切切影响着国家与个人命运的学问而存在着。     

地球生态字——概念、任务、研究方向

尽管“地球生态学”这一术语在近期得到广泛传播,但有关该学科的概念基础至今还处于发展阶段.因此关于“地球生态学”这一术语本身、这门学科的结构及它所研究的对还存在着许多争论.本文概述了地球生态学的概念、任务、主要研究方向以及在可持续发展中的作用.     

地质力学研究现状

一地质力学或近似地质力学的名称,由来已久,含义也较广泛。同它接近和密切相关的,有构造物理学、地球力学、构造力学等等名称。地质力学是用力学的观点和方法来分析、研究地质构造现象。它作为自成系统的一门地质科学的边缘学科,是我国学者李四光教授首先倡导研究的。这门学科是广义的地质学的一个部门,除了涉及力学以外,也涉及到地球物理学、流变学和天文地质学等。它的某些基本概念,在我国早在二十年代晚期,已开始形成。经过以后一段时期的实际运用,那些概念陆续得到了补充和巩固。在四十年代中期,我国已出版了《地质力学的基础与方法》一书。在国外,出版地质力学     

从古生物学到地球生物学的跨越

以学科体系和科学问题为导向, 对当前国际上出现的地球生物学从学科分类体系、形成背景、主要研究方向、亟待突破的分支学科及其与之相关的研究领域进行了评述. 作为地球科学与生命科学相结合而形成的新兴交叉学科, 地球生物学在地球科学中应具有独立的一级学科地位, 类似于地球化学和地球物理学. 地球生物学主要研究地球系统的生命运动, 涉及地球环境与生命系统的相互作用. 它的形成与发展既是当今科学技术发展的结果, 也是当今世界对所面临重大人类-环境-资源问题的响应. 分子地球生物学、地球微生物学、地球生态学、地球生理学等地球生物学中的二级学科还有待尽快突破, 以形成地球生物学的成熟理论框架和方法体系.     

强磁场下的科学问题

强磁场是支持多学科前沿探索的重要研究条件,能够为多学科的发展提供重大机遇.强磁场下科学研究涉及的学科范围广泛,科学问题众多,是当前非常活跃的科学研究领域.本文梳理了物理、化学、材料科学、生命科学、地球科学等多学科在强磁场下的前沿科学问题,并简要介绍了我国强磁场实验装置的基本情况和已取得的成果.我国强磁场实验装置的投入使用,将给我国多学科的前沿研究提供有力的支撑,为我国重大原创性成果的产出创造有利条件.     

光在植物组织培养中的调控作用

光是地球上一切生命的能量来源,它是世界上一切生物赖以生存的环境中最重要的因素之一.生命的起源和进化离不开光,生物结构和功能也受到光的强烈影响.珊已发现,植物正常的发育过程,是一个光形态建成的过程、一个需光调控的过程.从种子萌发、幼苗生长、叶片展开和叶绿体发育一直到开花、衰老和对光环境的各种适应,都离不开光参与调节.随着研究工作的深入,导致产生了“光生物学”.它是一门正在发展的生气勃勃的学科,美国等正从“光形态建成”等十四个领域展开着深入的研究.在农业生态上,不同波长的彩色光已被作为一项新的技术措施,取     

激发创新活力,促进学科发展——记首届地球科学前沿学术沙龙

正由Science Bulletin编委会和编辑部主办、中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心协办的首届地球科学前沿学术沙龙于2020年1月11日在北京召开.此项活动前身是由国家自然科学基金委员会地球科学部结合"国家杰出青年科学基金"实施10周年纪念活动和"十一五"地球科学发展战略规划的研讨发起的"地球科学家学术沙龙",此前分别于2003年(北京)、2005年(北京)、2008年(南京)、2010年(广州)和2012年(厦门)举办了5届.参会者一直以《科学通报》地球科学编委会成员为主.地球科学家学术沙龙一直与国家自然科学基金委员会地球科学部的学科发展战略研讨活动相结合,旨在促进地球科学各分支学科科研一线的中青年学者交流和合作.沙龙研讨的内容涉及地球深部和表层科学各个领域,有效地促进了不同领域和方向的学术交流.根据此次学术沙龙的决议,地球科学前沿学术沙龙将继承之前"地球科学家学术沙龙"的传统,作为系列学术活动继续举办下去,每两年一次,以促进地球科学各分支学科的交流和学科交叉.     

油藏地球化学的理论与实践

油藏地球化学(Reservoir Geochemistry)是80年代中后期在国际上新兴的一门石油地球化学分支学科,是地学与石油工程学之间的边缘交叉学科.它主要采用现代地球化学分析测试技术,结合各项工程作业资料直接研究油藏中流体和矿物的相互作用、油藏流体的非均质性分布规律及其形成机理,探索油气充注、聚集历史与定位成藏机制,成为理论性和实践性都很强的应用有机地球化学的一个分学科,构成本世纪末有机地球化学领域的一个新的学科生长点。     

地球科学教育及科学家的作用

地球科学是从自然科学中分化出来的一门基础学科.传统地球科学以学科分化研究为主,主要分为两大主干学科,即地理学与地质学.地理学研究的对象是地球表层空间系统,包括人类活动和地理环境两大部分,其核心是人地关系地域系统.     

LHAASO在宇宙线物理中的里程碑意义

高海拔宇宙线观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO)是110年来人类研究宇宙线最大的实验装置之一,核心的科学问题是寻找宇宙线的起源,不但要探测超高能(ultra-high energy, UHE)伽马射线源,还要精确测量地球附近带电宇宙线的成分和能量分布,系统地研究宇宙线的加速与传播.其首批科学发现就开创了UHE伽马天文学领域,展现出银河系丰富多彩的宇宙线加速源的候选天体,奠定了发现宇宙线起源的良好基础,指明了随后探索宇宙线加速机制、传播效应等精确研究的方向,同时也对现有的理论和模型提供了精确检验的机会与挑战. LHAASO的发现,对其后宇宙线、伽马天文、中微子天文等方面的未来实验研究提出了明确的要求.本文综述了我国大科学装置LHAASO及其科学发现意义,介绍了其在宇宙线研究中的历史作用,并对未来的发展做出了展望.     

水文地质学的当前问题

在地球形成历史和地球表面的改造中,在地球内发生着的内成作用和外成作用中,以及在地壳内各个元素的迁移中,地下水是最大的地质因素之一。深谙地下水的特性、它的成因和移动的规律、化学成分的组成,以及地下水的状况和平衡,对于发展研究地球及其各种外貌的一切地质科学部门,都是十分必要的。     

浅谈我国地球环境与生命过程研究中的一些科学问题

社会可持续发展的需求与人类环保意识的增强对地球地表环境与生命协同演变的研究提出了更高和更具体的要求. 地球表层环境生物地球化学过程及地生物学效应是认识与解决地表环境与生命演化的关键科学问题, 其核心研究内容概括为生源要素的环境生物界面动力学及生态效应; 毒害污染物的环境生物地球化学过程及机体影响; 地表环境变化的地生物学响应与生命适应机制; 污染地表环境的生态风险评估与生物修复等. 古生物学作为一门地质学和生物学的古老交叉学科, 在地球系统科学研究中能够发挥独特的作用. 古生物学家和地质学家应当更加关注地质历史时期环境的变化对生物演化的影响, 从而为研究现代环境和生物多样性的关系提供更多历史的借鉴. 基于我国地层古生物学研究的现状和资源的优势, 提出了我国在地史时期环境变迁与生命演化研究领域值得关注的几个热点的科学问题. 经济的快速发展推动了地球科学发展的同时也产生一些新的问题, 如荒漠化加重、环境污染的加重、化石资源的破坏等, 这些都对我国地球环境与生命过程的研究提出了严峻的挑战.     

探索火星 人类一直在路上

近代科学发展以来,火星一直是天文等中最具亮点的星球。从火星在太阳系的地理位置来说,它是太阳系从内到外第四颗行星,属于类地行星,直径虽然只有地球的1/2,但是它表面面积相当于地球陆地的表面面积,它的自转一周仅比地球多半个多小时,季节也有春夏秋冬之分。火星独特的空间位置、气候和地质状况决定了它有可能成为科学研究基地和将来人类移民的彼岸。不仅如此,无论是以前的望远镜或光谱研究还是现在的探测卫星研究中,或多或少地都支持这样一个观点:火星     

泰山压顶只等闲--高压技术一瞥

"泰山压顶",在文学作品中往往被用来描述人们心灵上所承受的巨大压力,而在物理学上,这种巨大压力可以用"量"来度量,当压力超过指定值时即被称为高压. 高压是一门新兴技术,20世纪80年代初才引起科研工作者的广泛兴趣和刮目相看.由于高压会对物质带来一系列量和质的深刻变化,因此逐渐形成了一门崭新的边缘学科.它在物理学、化学、材料科学和地球科学等学科领域中施展出的"才华",促进了这些学科迈上了一个新的台阶.     

地质科学发展的新机遇: 对地质学发展趋势的思考

地质学作为一门传统科学, 在经历了板块构造理论革命后, 正在面临新的发展机遇——社会可持续发展的需求, 在全球环境变化、人类与自然协调发展等方面提出了许多前所未有的科学命题; 随着地球科学各分支学科在各自领域的深化, 并在系统性和整体性的高度上相互结合, 形成了关于地球系统的新兴领域, 成为地球科学发展所面临的重大挑战. 面对地球科学发展的新趋势, 地质学家将在地球环境演变的历史记录、地球生命与环境的协同演化、固体地球内部与地球表层的联系及其相互作用以及现代地质过程与人类活动的互馈等领域作出独特的贡献. 在研究理念上, 从“将今论古”的认识过程, 发展到以地质记录为现代过程及未来预测提供启示. 我国地质学具有独特的地域优势和研究积累, 如能抓住发展的机遇, 可能出现新的繁荣时期, 并为社会做出重要贡献.     

分米级精度的人造卫星激光测距仪

一、引言利用巨脉冲激光测量装有后向反射器的人造卫星的距离,是一种十分精密的卫星跟踪技术,它可以精确测定卫星的轨道,同时可以测量地球的运动(地极移动和自转等)和地壳的运动,还可测定地面测站之间的距离。这对于天文地球动力学、大地测量和地震等学科都有重要意义。     

行星科学一级学科建设:“鸿鹄专项”的探索与实践

正行星科学研究具有悠久的历史,在20世纪60年代末形成一门独立的学科.行星科学与深空探测相辅相成,其发展历程与世界科技水平和人类文明进程密切相关.二战期间火箭技术的进步为太空时代的开启奠定了基础;苏联与美国持续30多年(1957～1991年)的太空竞赛掀起了行星探测热潮;进入21世纪以来,行星科学研究驱动美国、欧洲、日本等在探测技术水平上屡创新高,中国强势崛起,印度、以色列、巴西等国家陆续加入.当今行星科学研究主要集中在美国和欧洲,其发展水平已然成为综合国力的标志.行星科学是一门新兴交叉学科,在现代自然科学体系中具有非常独特的地位.行星科学以地球科学和天文学为根基,广泛涉及数学、物理、化学、生物等传统支柱学科,与工程技术紧密结合,对人文社会科学产生了深远的影响.行星科学发展水平也反映了国家基础学科群与工程技术的整体水平.     

一门新兴的边缘学科——日地物理学

一、日地物理学以及它的研究对象太阳和地球是与我们人类关系最密切的两个天体。研究太阳活动对地球影响的学科就叫做日地物理学,有时也叫做日地关系。这门学科是太阳物理学与地球物理学以及其它学科交叉渗透而形成的一门新的边缘学科。要准确地确定它的“生日”是很困难的。但可以肯定地说它诞生于国际地球物理年(IGY)以后。日地物理学的主要研究对象是:太阳微粒流和电磁发射的变化量;太阳上发射源的物理过程以及它们     

地球自我调节理论的产生与发展

地球自我调节理论,简称Gaia假说,事实上已有25年历史了.与它有过密切工作关系的人认为这是一门科学,并在模式和证据出现后获得了可喜进展.但这些仍属少数,多数科学家或者把Gaia仅仅看作某种隐喻,或者甚至把它斥责为反科学.本文主要评论有关Gaia的历史、证据、批评和争论,及其目前的立足之地.