人因气候变暖或已接近1.5 °C升温极限；工程改造让番茄更甜；AI已攻克诗歌领域？| 一周论文新鲜读

来自《自然》旗下期刊的新近发表，我们为您精选呈现。

1. 嫦娥六号样本揭示月球背面火山喷发时间

2. AI生成的诗句比人类诗人写的更受欢迎

3. 工程改造让番茄更甜，个头不变

4. 回顾2022年冒纳罗亚火山喷发

5. 古人类牙齿揭示早期人类发育期延长

6. 用智能手机绘制电离层变化

7. 南极冰层显示人因气候变暖已接近1.5°C升温极限

8. 旅行者2号飞掠天王星时恰逢太阳异常活动

嫦娥六号采样返回任务发表的第一批分析显示，嫦娥六号任务的月球背面着陆点在约28亿年前有过火山活动。该研究发表于《自然》，表明月球背面玄武岩月海（平坦平原）的火山活动持续了14亿年以上。

阿波罗号（Apollo）、月球号（Luna）和嫦娥五号任务返回地球的月球样本显示，月球正面在40亿-20亿年前有过火山活动。然而，缺少月球背面表面样本意味着我们无法确认月球背面发生火山活动的时间。今年早些时候，嫦娥六号任务从南极-艾特肯盆地东北部的阿波罗盆地采回了样本——这片区域的月壳最薄，是研究月球背面火山活动的好机会。

中国中国科学院的李秋立和同事分析了嫦娥六号采集的两个土壤样本中的玄武岩（一种火山岩石）碎屑。作者利用名为铅-铅测年的技术分析了108个玄武岩碎屑，这种技术通过测量铅同位素确定样本年龄。他们发现，一个高铝玄武岩碎屑的年龄大概有42亿年左右。不过，他们分析的大部分玄武岩碎屑的形成年代统一在28亿年前左右。作者认为，这代表了嫦娥六号着陆点的主要火山喷发事件的年龄，他们指出这是一次异常年轻的喷发，而且在月球正面采回样本的观测中没有相关发现。

根据《科学报告》发表的一篇新论文，读者无法可靠地区分AI生成的诗歌和人类创作的诗歌，而且人们更有可能青睐AI的诗。这种对AI诗歌的积极评价倾向，可能是因为读者错将人类创作诗句的复杂性当作是AI写作的不连贯，以及低估了生成式AI表现出的与人类的相似程度。

美国匹兹堡大学的Brian Porter和Edouard Machery测试了1634名参与者区分AI生成诗歌和人类诗人写作的诗歌的能力。参与者得到以随机顺序呈现的10首诗：5首由知名诗人所写，包括威廉·莎士比亚（William Shakespeare）、拜伦爵士（Lord Byron）、艾米莉·狄金森（Emily Dickinson）和T.S.艾略特（T.S. Eliot），5首由ChatGPT 3.5根据这些诗人的风格生成。参与者更有可能猜想AI诗歌是人写的，而他们认为最不可能是人写的5首诗其实都是由真正的诗人所作。

在第二个实验中，另一批不同的696名参与者根据质量、美感、情感、节奏和原创性等14个特征评估这些诗歌。参与者被随机分配到3个组，各组分别被告知这些诗是人写的、AI生成的，或没有告知诗歌来源信息。与被告知诗歌为人类创作的组相比，被告知诗歌由AI生成的参与者在13个特征中给出了较低评分，无论这些诗歌实际是由AI生成还是人类创作。未被告知作者信息的参与者对AI生成诗歌给出了比人类创作诗歌更高的评分。

作者认为，参与者偏好AI诗歌是由于这些诗比知名诗人的作品更直白、更易读。此外，参与者预期自己会偏好人类写作的诗歌，而他们发现AI生成的诗歌更易阐释和理解，误以为自己的偏好表明了诗歌由人类所创作。

《自然》发表的一项研究指出，只需改变两个基因就能让番茄更甜，同时不会牺牲番茄的重量或产量。研究结果阐释了番茄糖分积累背后的遗传机制和分子机制。

大部分消费者偏爱更甜的番茄，提高糖含量还能增加番茄加工业的经济价值。不过，遗传关联致使番茄植物的甜度和大小通常很难同时兼备。番茄驯化期间，培育者更关注果实的大小，造成如今的番茄果实比它们的野生祖先大10-100倍，并牺牲了甜度。现代番茄培育的一个重要目标是提高果实的含糖量，同时增加或至少保持果实大小，而这被证明很难。

中国农业科学院的黄三文和同事比较了栽培和野生的番茄物种，发现SlCDPK27和SlCDPK26这两个基因是番茄糖分积累的关键调控因子。这两个基因编码的蛋白会与一个产生蔗糖的酶相互作用并促进其降解。利用CRISPR技术敲除番茄中的SlCDPK27和SlCDPK26，研究人员发现番茄的葡萄糖和果糖水平上升了最多30%，而植物的重量或产量都没有减少。不过，基因编辑番茄的籽更少也更轻了，虽然作者指出籽健康和发芽率受到的影响微乎其微。

作者还发现，SlCDPK27和SlCDPK26在一系列植物物种中都是保守的，说明研究结果或能应用于其他作物。在一篇同时发表的“新闻与观点”文章中，Amy Lanctot和Patrick Shih评论道，“研究迈出了令人激动的一步，让我们更加了解番茄的资源分配，以及它对全球作物改良的意义。”

《自然-通讯》发表的一项研究显示，2022年夏威夷冒纳罗亚火山（Mauna Loa）喷发前，其破火山口下有持续两个月的岩浆侵入期。研究结果增进了我们对该火山机制的理解，或有助于帮助全球科学家更准确地预测火山活动。

冒纳罗亚火山是组成夏威夷岛的五座火山中的一座，也是地球上最大的活火山。在休眠38年后，该火山于2022年11月27日开始喷发，火山活动持续了13天。该火山在这次新喷发前的几十年里一直有间歇性扰动；然而，人们很难区分这种扰动和火山喷发前乃至最终升级为喷发的信号。1984年的上一次喷发发生在现代监测网络安装之前，这也让解读持续数月的前兆扰动变得更加困难。 

美国地质调查局的Kendra Lynn和同事利用多学科数据集带来了对2022年喷发的新认知。他们通过研究喷发熔岩的组成和形成，测量气体羽流数据，以及监测地震数据和地面形变，追踪了冒纳罗亚火山前兆扰动的时空演化。作者认为，在2022年喷发前，大量岩浆从破火山口（火山喷发和崩塌时形成的大型沉降）下的3-5千米运移至1-2千米深处，这增加了浅层岩浆储库在喷发前受到的压力。这种侵入在之前几十年的休眠期中未曾见过，结果或为这种高风险喷发的羽流网络提供一个新模型。

研究结果表明，喷发前可能有显示岩浆运移到浅层储库区域的可追踪信号。结合这些指标或可增进我们对火山喷发的预测能力，而非像莫纳罗亚火山爆发那样，直到爆发前几分钟到几小时的强烈地震出现时才发现。

《自然》发表的一项研究分析了来自格鲁吉亚德马尼西的距今177万年前的古人类牙齿化石，发现早期古人类或结合了类猿的早熟和类人的发育延迟的特征。研究结果为我们古代近亲的发育过程提供了新认知。

与我们最近的现生近亲大猿相比，人类有多个独有特征，包括童年期延长和成熟期延迟。牙齿对于理解演化改变的历史具有重要意义，因为牙齿能保留渐进的生长模式，用于推断发育速度和时间。已知人类牙齿比大猿牙齿成熟得慢，尤其是恒磨牙，并且这与不同灵长类的大脑发育速度以及身体成熟速度相关。德马尼西化石可追溯至177万年前，代表了非洲以外的部分人属最早成员，为我们了解早期人类发育过程提供了机会。

瑞士苏黎士大学的Christoph Zollikofer和同事利用先进成像技术分析了一名德马尼西早期人属个体的牙齿微观结构，这名个体在约11岁牙齿成熟前刚刚去世。他们发现，该个体牙齿发育速度很快，与现生大猿类似。然而，这名个体具有与人类类似的、后牙发育晚于前牙以及牙齿发育高峰较晚的特征。这种兼具了类似大猿与类似人类的牙齿发育特征表明，早期人属在生活史整体减慢前就演化出了更长的发育阶段，这可能与生物文化繁殖（涉及生物与文化两方面）有关，而不是与大脑发育有关。

研究结果表明，我们祖先的发育模式可能比之前认为的更加多变。

根据《自然》发表的一篇论文，数百万智能手机汇总的测量结果可用于建立地球电离层全面地图，从而改进全球定位系统。

电离层是地球大气的上层，由自由电子组成，受到太阳风和地磁暴影响。发射到地球的卫星无线电波会基于电离层不同区域电子行为而产生不同速度，这会带来多种影响，例如装载地球上全球定位系统的卫星的准确性。追踪电离层中的电子密度有助于校准波速差异，但基于地面的全球导航卫星系统（GNSS）接收器产生的地图可能仍存在差距。

美国Google Research的Brian Williams和同事用数百万部安卓智能手机中的匿名测量数据生成了电离层及其动态状况的地图，其覆盖面是传统地面接收器的两倍。有些安卓手机配备了双频GNSS接收器，能与较大的地面接收器进行相同的测量。在比较了每天约4000万部安卓手机生成的电离层地图和2023年两个月里9000个GNSS接收器生成的地图后，作者发现两者高度一致。Williams和同事提到，虽然手机和地面接收器都遍布全球，但手机在东欧、印度、南亚以及南美和非洲部分地区的覆盖更广，因此有可能在这些地方绘制更好的电离层地图。

作者承认这个技术有个明确的局限性，即安卓手机比GNSS地面阵列小得多，也不那么复杂，这增加了它检测的噪音。

据《自然-地球科学》发表的一项研究，和18世纪之前相比，到2023年末人类活动引起的气候变化可能已经导致气候变暖达到约1.5°C。这些发现基于一种评估人因变暖的新方法，使用南极过去2000年的冰芯数据，表明地球可能已经比此前认为的更接近1.5°C升温极限。

《巴黎协定》的各参与国约定，努力采取措施让全球气温不超过工业化前水平1.5°C，政府间气候变化委员会使用1850年至1900年全球气温异常数据作为工业化前的基准条件。但众所周知，二氧化碳排放和大气二氧化碳总含量在这一时期之前就已经在不断上升。因此，评估1.5°C升温极限的进展取决于是否有一个可靠基准，以评估变暖已经发生的程度。

英国兰卡斯特大学的Andrew Jarvis和Piers Forster用南极冰芯记录与温度异常数据结合，将分析时间延伸至2000年前，重新评估了全球地表温度和大气中二氧化碳趋势的关系。他们首先提出，使用1850年至2023年的数据，二氧化碳和气温上升存在线性关系。虽然自1850年以来有其他因素影响气温趋势，但作者认为，这一线性关系足以可靠地评估人类造成的变暖程度，尽管随着未来变暖加剧以及地球系统中其他气候变量影响变得明显，这一关系可能变得非线性。

随后，作者将这一线性关系应用于估计现代相对于工业化前基线（公元13年至1700年，当时大气二氧化碳百万分比浓度约280ppm）的变暖程度，Jarvis 和 Forster计算出，人因变暖可能在2023年达到1.49 °C，意味着已经逼近1.5°C的变暖阈值。如使用更常用的1850-1900年作为基线（作者认为这一区间不可靠，因为当时气温观测结果不确定，而且变暖已经开始），他们估算的人因变暖比基于其他方法估算的确定性最多高出30%。

作者承认他们的方法并未直接量化变暖如何受到大气二氧化碳之外的因素影响，但他们认为，这些因素已被纳入线性关系中，这一关系可能对追踪气候变暖过程中气候系统行为的变化十分重要。

《自然-天文学》发表的一篇论文认为，旅行者2号在1986年飞掠天王星时可能正处在罕见情形下，当时天王星的磁层正受到太阳风的异常压缩，而这次探索很大程度上塑造了对这颗行星的科学认知。这些发现表明我们对天王星系统的了解可能会比过去认为的更有限。

行星磁层（行星周围被其磁场支配的区域）会影响行星周围的环境，理解其性质对于规划任务非常重要。旅行者2号飞掠天王星时揭示出一个独特的磁层，它极为不对称，似乎缺少等离子体（这是其他行星磁层的常见元素），而且具有异常强烈的高能电子带。这一次测量发现的特征自此就被作为理解天王星磁场的基础，但这些异常不用复杂的物理学原理就难以解释。

美国加州理工学院的Jamie Jasinski和同事重新分析了旅行者2号飞掠前的数据，发现探测器飞掠天王星时，正值一次强烈的太阳风过后，太阳的大气释放出一股带电粒子流。这压缩了天王星的磁层，使之处在一种只有在4%的时间内会出现的状态下。这一状态下磁层没有等离子体，但存在高度激发的电子辐射带。作者认为，如果旅行者2号在实际飞掠发生之前早一周经过天王星，就会发现一个类似于太阳系其他巨行星（木星、土星和海王星）的磁层，没有任何异常特征。作者认为，由于天王星上太阳风的变化，在太阳活动极小期可能会有两个磁层周期。此外，可能有很小的概率天卫三（Titania）和天卫四（Oberon）——天王星最外层的主要卫星——的轨道在磁层之外，这或能让科学家在不受磁层干扰的情况下探测地下海洋。

作者指出，这些发现挑战了此前的假设，因此我们对天王星的了解仍非常有限，并强调了未来需要规划对这颗行星的探索，从而获得对其磁层的更准确理解。

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