学术动态
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唐旭等-Lithos：透射电镜精细结构研究揭示嫦娥五号月壤中镍黄铁矿成因2023-09-21研究成果发表于国际学术期刊Lithos（唐旭，田恒次，孙世铎，谷立新，李秋立，李献华，李金华*. Origin and implication of pentlandite in Chang’e-5 lunar soils [J]. Lithos, 2023, 458-459: 107342. DOI：10.1016/j.lithos.2023.107342）。该成果受国家自然科学基金项目（42225402和41890843）、所重点部署项目(IGGCAS-202101)和所实验技术创新基金项目（TEC202304）的资助。 硫化物是月岩和月壤的重要副矿物，蕴含丰富的结构、化学和同位素信息，是研究月球岩浆活动和陨石撞击的重要材料。作为重要的硫化物，镍黄铁矿（(Fe,Ni)9S8）常与陨硫铁共生。已有研究发现，在Apollo 14号角砾岩中，镍黄铁矿穿插于陨硫铁内部形成陨硫铁—镍黄铁矿集合体；在Apollo17号角砾岩中，镍黄铁矿仅赋存于陨硫铁表面；而对Luna 24号月球玄武岩研究则发现，镍黄铁矿以包裹体形式赋存于陨硫铁内部。基于这些早期研究，研究者提出了三种镍黄铁矿的可能成因：1）S与FeNi金属、钛铁矿发生化学反应形成；2）Ni与陨硫铁反应形成；3）岩... -
潘永信等-NSR：地磁场极性倒转对生物有何影响？2023-03-17SSA），面积还在扩大。强度降低往往是地磁极性倒转之前的现象，这引起了科学家和公众对地磁倒转的关切。中国科学院地质与地球物理研究所生物地磁学团队潘永信院士和李金华研究员从文献整理了从万年到十亿年尺度上的地磁场极性和强度变化与重大生物演化事件，在此基础上探讨地磁变化对生物的可能作用及机制，并前瞻未来利用多学科交叉、结合实验观测与理论模拟，开展地磁场-生物圈关联研究的重要性与途径。 地磁场是维持地球宜居性的重要地球物理场，影响着地球生命的起源和演化。近一百多年来，地磁场正在持续减弱，其强度降低了约10%，尤其是在南大西洋的上空存在一个强度减弱、辐射增强的区域（称为南大西洋异常区，SSA），面积还在扩大。强度降低往往是地磁极性倒转之前的现象，这引起了科学家和公众对地磁倒转的关切。 中国科学院地质与地球物理研究所生物地磁学团队潘永信院士和李金华研究员从文献整理了从万年到十亿年尺度上的地磁场极性和强度变化与重大生物演化事件，在此基础上探讨地磁变化对生物的可能作用及机制，并前瞻未来利... -
陈妍等-Astrobiology：柴达木盆地类火星环境碳酸盐结核中生命信号的研究及其天体生物学意义2023-02-09研究成果发表于天体生物学领域的国际期刊Astrobiology，并被选为当期的封面文章（陈妍，孙宇，刘立，申建勋，屈原皋，潘永信，林巍*. Biosignatures Preserved in Carbonate Nodules from the Western Qaidam Basin, NW China: Implications for Life Detection on Mars [J]. Astrobiology, 2023, 23(2): 172-182. DOI: 10.1089/ast.2021.0196）。研究受国家自然科学基金委、中国科学院、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院青年创新促进会等共同资助。 结核或结核状构造是地球和火星表面常见的地质构造，地球上结核的形成常伴随着生命过程，因此它们是天体生物学的重要研究对象。火星的盖尔陨石坑、奋进陨石坑和子午线高原等多个区域相继发现了结核状构造，其中盖尔陨石坑的结核被认为形成于火星从湿润到干旱气候条件下、中性-碱性的成岩卤水环境，这些结核能否保存火星早期生命信号还有待进一步研究。 柴达木盆地位于我国西北部，属于高原型盆地，气候十分干旱，表面径流大部分蒸发消失，河湖相沉积直接暴露于地表。在柴达木盆地西北部阿尔金山山麓地带的盐湖相沉积中，出露了大量碳酸... -
陈妍等-JGR：柴达木盆地类火星环境河湖相沉积和土壤有机碳的分布规律及对火星生命探测的启示2023-01-16研究成果近期发表于国际学术期刊Journal of Geophysical Research: Planets（陈妍，申建勋，刘立，孙宇，潘永信，林巍*. Preservation of Organic Matter in Aqueous Deposits and Soils Across the Mars-Analog Qaidam Basin, NW China: Implications for Biosignature Detection on Mars [J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2022, 127: e2022JE007418. DOI: 10.1029/2022JE007418）。研究受国家自然科学基金委、中国科学院、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院青年创新促进会等共同资助。 地外生命信号探测一直是国际深空探测的主旋律，也是我国火星探测的重要科学目标之一。众所周知，火星的地质环境演变与地球有很大差异，早期火星表面可能存在大量液态水并较为宜居，发育了众多古老的河湖相沉积。随后，火星环境开始恶化，逐渐演化为现今干冷、强氧化和强辐射的极端表面环境。因此，探究火星早期河湖相沉积在现代风化环境下保存生命信号的潜力以及火壤深部是否可能存在生命迹象等科学问题，对于火星生命信号探测与研究具有重要意义。 有机质是地外生命探测中最常用的信号指标之一。沉积有机质在火星表面的保存受到辐射... -
田兰香/罗于凯等-IJMS&FP: 地磁场缺失（亚磁场环境）会对哺乳动物中枢神经系统海马体产生不良影响2022-12-29由于动物的学习和记忆等认知能力高度依赖于大脑的海马体，地球与行星物理院重点实验室地球与行星磁场及宜居性学科组田兰香副研究员和潘永信院士带领研究团队通过前期对哺乳动物大脑海马神经发生过程的研究发现：长期亚磁场暴露通过降低小鼠海马齿状回的神经干细胞内源性活性氧（ROS）水平，进而抑制成体海马神经发生，引起海马相关的认知功能障碍。此外，哺乳动物海马齿状回的神经源性生态位以及整个海马体的氧化还原状态对于成体海马神经发生和海马依赖的认知功能也非常重要。但是，地球磁场的缺失（亚磁场环境）是否会对这些因素造成... 地球磁场如何影响生命是地球科学和生命科学共同关注的重要问题。地磁场起源于地球内部，伸向太空，保护地表生命和维持地球宜居环境。古地磁学研究表明：在地磁倒转期间，地磁场强度会剧烈下降，仅为倒转前地磁场强度的10%-20%。这期间地球上的生物都暴露在亚磁场环境（指强度< 5 μT的静态磁场）中。现今载人深空探测和磁屏蔽室内的工作人员同样暴露于亚磁场环境，因此亚磁场的生物学效应也是行星宜居性研究的重要内容。已有研究发现：亚磁场暴露会引起动物认知功能障碍。然而，其潜在的神经机制仍不清楚。 由于动物的学习和记忆等认... -
申建勋等-ACS-ESC：柴达木类火星环境岩石的LIBS分析对火星生命探测的启示2022-11-03近日，中科院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室地球与行星磁场及宜居性学科组的申建勋博士后与合作导师林巍研究员等，利用LIBS对地球类火星环境中岩石样品的光谱特征进行了研究，结合拉曼光谱测量，探讨了LIBS技术在火星生命信号筛选中的应用潜力。该研究选取了柴达木盆地西北干旱区岩滩的一块典型岩石碎屑样品（图1），分别利用拉曼光谱和LIBS对样品不同部位（岩上、岩侧和岩下）的数百个点进行了系统分析。 光谱测量是研究地外环境和探测地外生命信号常用的技术手段，其中激光诱导击穿光谱（laser-induced breakdown spectrometer, LIBS）具有无需样品制备、快速分析、检测元素多等特点，已成为火星就位探测和巡视探测的一类重要科学载荷，广泛应用于火星环境演化、宜居潜力评估、生命信号探测等研究。我国的“祝融号”火星车上也携带了LIBS科学载荷，主要用于火星环境和宜居性的探测和研究。尽管LIBS可以有效分析多种元素，但其用于寻找潜在生命信号的能力有待深入研究。 近日，中科院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室地球... -
刘沛余等-NSR：微生物如何调控生物矿化？磁小体合成的基因调控网络及模型2022-10-31生物矿化在生物界广泛存在，生物矿物的形成过程及其分子机制一直是地球科学与生命科学的交叉前沿，但也是研究的难点。在最近发表于《国家科学评论》的文章中，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员和潘永信院士带领的国际研究团队，通过比较基因组学和比较表型组学的关联研究，揭示趋磁细菌系统中调控磁小体生物矿化和链组装的关键基因网络，并提出磁小体生物矿化的通用模式图，为未来更深入地基因功能鉴定和生物仿生矿化提供指导框架，也为地质记录中磁小体化石的识别提供理论依据。 生物矿化在生物界广泛存在，生物矿物的形成过程及其分子机制一直是地球科学与生命科学的交叉前沿，但也是研究的难点。在最近发表于《国家科学评论》的文章中，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员和潘永信院士带领的国际研究团队，通过比较基因组学和比较表型组学的关联研究，揭示趋磁细菌系统中调控磁小体生物矿化和链组装的关键基因网络，并提出磁小体生物矿化的通用模式图，为未来更深入地基因功能鉴定和生物仿生矿化提供指导框架，也为地质记录中磁小体化石的识别提供理论依据。 趋磁细菌是一类独特的矿化微生物，能在... -
申建勋等-EPP：地球类火星环境生命信号研究及对火星生命探测的启示2022-09-29近日，我所地球与行星物理院重点实验室地球与行星磁场及宜居性学科组的申建勋博士后与合作导师林巍研究员、潘永信研究员等，利用比较行星学的科学思路，对地球上可以类比火星不同演化阶段环境特征的类火星环境区域进行了梳理和总结，在系统综述火星生命探测中常用的生命信号及其主要探测技术手段的基础上，将地球上的代表性类火星环境分成四类，分别类比火星演化的四个地质历史时期：诺亚纪早期至中期（4.1～3.8 Ga）、诺亚纪晚期至西方纪早期（3.8～3.4 Ga）、西方纪晚期至亚马逊纪早期（3.4～(2.1-1.4) Ga）、亚马逊纪中期至晚期（(2... 探索火星环境演化和生命信号一直是火星探测的重要科学目标。“天问一号”首次火星探测任务迈出了我国行星探测征程的第一步，未来我国还将实施“天问三号”火星采样返回任务。火星生命探测研究中“探哪里”、“探什么”、“如何探”是当前天体生物学研究的重大课题和挑战。“探哪里”主要指火星生命探测和采样返回任务的着陆区和采样区的确定；“探什么”主要是目标生命信号的遴选；“如何探”则涉及生命信号准确探测和解译所需的分析技术和载荷设备等。这三者相辅相成，需要在火星任务规划之初就进行科学布局并开展预先研究。 近日，... -
刘立等-EMR：柴达木盆地类火星极端环境的微生物多样性及其适应机制2022-09-07成果近期发表于国际学术期刊Environmental Microbiology Reports（刘立，刘海韵，张文斯，陈妍，申建勋，李一良，潘永信，林巍*. Microbial diversity and adaptive strategies in the Mars-like Qaidam Basin, North Tibetan Plateau, China[J]. Environmental Microbiology Reports, 2022. DOI: 10.1111/1758-2229.13111）。研究受中国科学院、国家自然科学基金委、中国科学院地质与地球物理研究所等共同资助。 “天问一号”首次火星探测任务的成功实施标志着我国行星探测进入新的征程。火星是太阳系中除地球之外最有可能存在过生命的天体之一，寻找生命信号一直是火星探测任务的重要科学目标。在火星生命信号研究中，除了开展火星就位探测之外，地球上天然存在的许多与火星过去或现在环境具有类似特征的区域（称为类火星环境）为研究火星生命提供了新的思路。开展地球类火星极端环境的生命研究，对于评估火星的宜居潜力、搜寻火星可能保存的生命信号等都具有重要的指导意义。 柴达木盆地位于我国青藏高原北部，它是世界上最干旱、海拔最高的荒... -
李金华等-EM：环境趋磁细菌单细胞鉴定和综合研究技术路线图2022-08-18然而目前成功分离培养的微生物仅占0.1%-1.0%，自然界中仍有大量不可培养微生物资源有待挖掘和开发利用。近日，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员与潘永信院士生物地磁学团队联合法国巴黎第六大学、澳大利亚国立大学等国内外多个单位科研人员，将微生物分子生态学与电子显微学技术相结合，在单细胞水平上，实现了环境样品中脱硫菌门趋磁细菌的特异性鉴定和生物矿化研究。针对环境中大量的未培养趋磁细菌，该项研究还提出了单细胞鉴定和综合研究技术路线图，为地质微生物的种类鉴定及生物地球化学关联研究提供了新思路。 摘要：微生物是地球上最古老且延续至今的生命形式。它们种类繁多、功能多样、分布极广、数量庞大，扮演着生产者、消费者和分解者的角色，参与近40亿年的地球演化，并且还在持续影响地球的物质元素循环和气候环境变迁等。开展现代环境中微生物多样性和地质记录中微生物化石综合研究，是理解微生物参与地球和生命演化过程和机制的关键所在。尽管微生物的研究已有三百多年的历史，然而目前成功分离培养的微生物仅占0.1%-1.0%，自然界中仍有大量不可培养微生物资源有待挖掘和开发利用。近日，中国科学院地质与地球物理研究所李金华研究员与...
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