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冰表面自由基-自由基化学的量子力学模拟
星际复杂有机分子 (iCOM) 的形成是天体化学中的热门话题。试图重现观测结果的主要范例之一是假设 iCOM 是在覆盖星际尘埃颗粒的冰幔上由于自由基 - 自由基偶联反应而形成的。我们通过计算量子力学方法研究冰表面上 iCOM 的形成。具体来说，我们研究了涉及 CH 3 + X 体系 (X = NH 2 、CH 3 、HCO、CH 3 O、CH 2 OH) 和 HCO + Y (Y = HCO、CH 3 O、CH 2 OH) 以及 CH 2 OH + CH 2 OH 和 CH 3 O + CH 3 O 体系的偶联和直接氢提取反应。我们利用密度泛函理论计算了两个冰水模型（分别由 33 个和 18 个水分子组成），计算了这些反应的活化能垒以及所有研究的自由基的结合能。然后，我们利用反应活化能、解吸能和扩散能以及通过 Eyring 方程推导的动力学估算了每个反应的效率。我们发现表面上的自由基 - 自由基化学并不像通常假设的那么简单。在某些情况下，直接的氢提取反应可以与自由基 - 自由基偶联竞争，而在其他情况下，它们可能包含较大的活化能。具体而言，我们发现 (i) 乙烷、甲胺和乙二醇是相关自由基 - 自由基反应的唯一可能产物；(ii) 乙二醛、甲酸甲酯、乙醇醛、甲酰胺、二甲醚和乙醇的形成可能与各自的氢提取产物竞争； (iii)乙醛和二甲基过氧化物似乎不太可能是谷物表面产物。
发光的颗粒状水冰显示出“尘埃”排放
背景。微粒形式的水冰是彗星中最常见的挥发性物质，在正确模拟彗星活动之前，必须了解其接近太阳时的行为。目的。为了评估颗粒状水冰的特性，我们研究了其在低温高真空环境中光照下的演变。方法。我们制作了一个由微米级颗粒组成的水冰样本，将其放置在热真空室内，并将其暴露在高强度可见光/近红外 (VIS / NIR) 照明下。由于冰的 NIR 波段内的能量吸收，样品局部加热，导致靠近表面的蒸发。使用秤测量辐照样品的总质量损失，并用红外摄像机记录表面温度。此外，我们使用多台摄像机观察表面变化和喷射出的固体颗粒。结果。我们从空间分辨的表面温度中推导出由于水冰升华而造成的质量损失。这种质量损失占总质量损失的 68%-77%。剩余部分（23% 到 32% 之间）的质量以固体颗粒的形式喷出，可以用肉眼看到。结论。水冰颗粒的自我喷出可以用一个几何模型来解释，该模型描述了样品冰成分的升华，同时考虑了水冰颗粒的尺寸分布和样品的体积填充因子 (VFF)。根据该模型，当固体冰颗粒（或它们所属的颗粒簇）由于较小的连接冰颗粒蒸发速度更快而与样品失去接触时，就会发射固体冰颗粒。我们讨论了该过程与彗星尘埃活动的可能相关性。
核量子效应对水和冰的电子结构的影响
摘要：冰和水的电子特性和光学响应由其分子结构（包括氢原子的量子力学性质）复杂地决定。尽管之前进行了大量研究，但对核量子效应 (NQE) 对有限温度下水和冰电子结构的影响的全面了解仍然难以实现。在这里，我们利用分子模拟，利用高效的机器学习潜力和多体微扰理论来评估 NQE 如何影响水和六边形冰的电子带。通过比较路径积分和经典模拟，我们发现与水相比，NQE 导致冰的基本间隙重正化更大，最终在两个系统中产生相似的带隙，这与实验估计一致。我们的计算表明，相对于水，冰中质子的量子力学离域增加是导致 NQE 对冰电子结构增强的关键因素。
无冰气候中强大的极性扩增依赖...
摘要：以前的研究之间存在一个基本鸿沟，得出的结论是，没有海冰，并且发现极性扩增是独立于海冰的大气的固有特征。我们假设，气候海洋热传输的表示是模拟无冰气候中极性放大的关键。为了调查这一点，我们在CESM2-CAM6的平板海洋水膜片配置中运行了一系列有针对性的实验，并具有不同的开处方海热传输的填充物，这些海洋热传输是在CO 2 Quadrupling下不变的。在没有气候海热传输的模拟中，不会发生极性放大。相比之下，在气候海洋热传输的模拟中，在所有季节中都会发生强大的极性放大。是什么导致了对海洋热传输的这种依赖性？能量平衡模型理论无法解释我们的结果，实际上会预测，引入海洋热传输会导致极性扩展。相反，我们证明了短波云辐射反馈可以解释CESM2-CAM6模拟的不同极性气候响应。在零海洋热传输模拟中进行的针对云锁定实验能够重现气候海洋热传输模拟的极地放大，仅通过规定高纬度云辐射反馈。除了核对以前的差异外，这些结果还对在高排放场景下解释过去的平等气候和气候预测具有重要意义。我们得出的结论是，无冰气候中的极性扩展是由海洋 - 大气耦合的基础，这是通过较小的高纬度短波短波云辐射反馈，从而促进了增强的极性变暖。
由前冰湖加速的更新世冰川终止
摘要。在过去80万年的冰川周期中，欧亚大陆和北美被大型冰盖覆盖，导致高达100 m的海平面变化。虽然晚更新世冰川周期通常持续80 000 - 112万年，但终止阶段仅在10 000年内完成。在这些冰川终止期间，北美和欧亚冰盖撤退了，在冰片边缘前造成了大型的前冰湖。沿冰期湖泊在北美和欧亚冰盖的南部边缘的冰架上促进冰架上加速冰川。这些冰架的特征是基础熔化，低表面高程和底座上可忽略不计的摩擦。在这里，我们使用冰片模型来量化前后湖泊对晚期更新世冰川终止的（组合）影响，通过检查其与冰川等静态调节（GIA）和基础滑动的相互作用。我们发现，冰期湖泊的加速冰盖的脱气主要是因为冰架下没有基部摩擦。如果将接地冰下的摩擦施加到冰冰上，则全脱裂料会被几千年推迟，从而导致冰期冰期剩余的冰，没有形成广泛的冰架。此外，湖泊冰架下熔体速率的巨大不确定性转化为终止终止的不确定性。冰期湖是由冰盖撤退后留下的陆地上的凹陷而产生的。这是 -前进湖泊的深度，大小和时机取决于基岩反弹的速度。我们发现，如果基岩在几个世纪内反弹（而不是几千年），则冰盖的质量损失率将大大降低。
去除发育调节的微况对幼虫斑马鱼的脑形态和功能的影响很小
FNBP1 PPFIA2 CPEB4A MEAF6 TRAPPC13 PTPPRUB KCNMA1A MED23 PLECA DIP2A ADGRL2A-1 EPRS1 MEF2CA TENM4-1 Pus7 TRRAP CAMTA1A NCKAP1A ADGRL2A-2 CNPRAK1G1 Mon2 VIKIAAK1AAK1AA ADGRL2B CLEC16A NRXN1A FRYA GPC6A EIF4G3B AP1G1 CLASP2 PTPRFA CASKA CASKA PTPRD-2 SYNJ1-2 PTK2AB-2 SCYL2 SCYL2 SCYL2 DOCK4B PPP6R3 ABIFFFFL3 ABIFFFFL L1CAMA PTPRUA TENM2 KCNQ5A NRG1 SUCO PTPRK PTK2AB-1 DOP1A TTC28 ERGIC3 DIP2CB DOCK4 CACN3B DCTN4 SGIP1B FRYB MAPK8IP3 SPTAN1 KIF1B RAPGEF2 CPEGGEF2 CPEF2 CPEBB4B NRG2B CAMTA1B NRG2A PPFIA4
初始雪况对北落基山脉大气河流数值天气模拟的影响
摘要：雪的热和辐射特性对陆地表面能量平衡产生强烈影响，从而对其上方的大气产生影响。山区的陆地表面积雪信息知之甚少。很少有研究检查过中纬度冷季高分辨率、对流允许的数值天气预报模型中初始陆地表面积雪条件的影响。使用天气研究和预报 (WRF) 模型的高分辨率 (1 公里) 配置，测试陆地表面积雪对大气能量输送和随后的地面气象状态的影响程度，包括平静条件和 3 月下旬温暖大气河流的天气特征。一组合成但真实的雪状态被用作模型运行的初始条件，并比较了产生的差异。我们发现，在这两个时期，雪的存在 (不存在) 会使 2 米空气温度降低 (升高) 多达 4 K，并且大气通过从邻近地区平流湿静态能量来响应雪扰动。雪量和积雪面积都是影响 2 米空气温度的重要变量。最后，WRF 实验产生的气象状态用于强制离线水文模型，表明融雪率可以增加/减少 2 倍，具体取决于主天气模型中使用的初始雪况。我们提出，中尺度模型中陆地表面雪特性的更真实表示可能是水文气象可预报性的来源
火星上的星形沙丘和线形沙丘
摘要。火星上南纬 8.8°、西经 270.9° 处有一片包含 11 个星形沙丘和早期星形沙丘的沙丘场。在南纬 59.4°、西经 343° 处的陨石坑中发现了线性沙丘的例子。虽然很少见，但在火星表面并非没有在双向和多向风况下形成的沙丘种类。这两个沙丘场的出现为火星风况和沙供应的性质提供了新的见解，线性沙丘似乎是通过改变以前横向的风成沉积物形成的，这表明当地风向最近发生了变化。星形沙丘地区的 11 个沙丘显示出从新月形沙丘到星形沙丘的逐渐变化，因为每个连续的沙丘都向上移动到山谷，进入更复杂的风况。星形沙丘证实了 N. Lancaster (1989, Progress in Physical Geography 13 , 67–91; 1989, Sedimentology 36 , 27–289) 的模型，即星形沙丘的形成是通过将横向沙丘投射到复杂的、受地形影响的风力条件中而实现的。星形沙丘上有黑色条纹，这证明沙丘在 1978 年海盗 1 号轨道器获取相关图像时或前后处于活跃状态。这里描述的星形沙丘和线性沙丘位于火星表面的不同区域。与地球上的大多数星形沙丘和线性沙丘不同，这两个火星沙丘都是孤立出现的；它们都不是主要沙海的一部分。先前发表的火星大气环流模型结果表明，线性沙丘场出现的区域应为双峰风况，而星形沙丘出现的区域应为单峰风况。星形沙丘可能是由于沙丘受地形限制而导致风况局部复杂化的结果。局部地形对风况的影响在线性沙丘场中也很明显，因为在线性沙丘附近有横向沙丘，它们的出现最好解释为风通过上风口壁的地形间隙汇集。
三维Rydberg原子阵列中的量子自旋冰
量子自旋液体是物质的外来阶段，其低能物理学被描述为新兴仪表理论的解构相。通过最新的理论建议和一个实验，显示了z 2拓扑顺序的初步迹象[G. Semeghini等。，Science 374，1242（2021）]，Rydberg Atom阵列已成为实现量子自旋液体的有前途的平台。在这项工作中，我们提出了一种在三个空间维度中实现U（1）量子旋转液体的方法，这是由pyrochlore lattice rydberg rydberg原子阵列中的U（1）量规理论的解缩相描述的。我们研究了拟议的Rydberg系统的基态相图作为实验相关参数的函数。在我们的计算中，我们发现通过调整拉比频率，可以访问由“磁性”单极子的扩散和HIGGS转变驱动的限制 - 限制过渡，以及由出现量规理论的“电动”电荷驱动的。我们建议将解剖相和有序相区分的实验探针。这项工作是在基于Rydberg的量子模拟器上三个空间维度中访问限制性转换的建议。
研究用微生物定植的微塑料的冰成核活性
微塑料（MPS）是一种新兴的污染物，具有许多未知的健康和环境后果。MPS进入环境后，它们会暴露于自然风化中，这可以改变其润湿性并增加其裸露的表面积。表面积的增加为微生物提供了底物，进而改变了MPS的表面特征。此外，在沉积之前，可以轻松地将MPS雾化和长距离进行。当MP在大气中，它们不仅与其他污染物相互作用，而且还可以充当冰核颗粒（INP），为云形成和影响降水提供了基础。实际上，最近的一项研究发现云中存在的MP。To evaluate the hypothesis that MPs may act as INPs, polystyrene microplastics varying in size (1 µ m to 100 µ m) and surface roughness were subjected to a freezing droplet assay from 0 ◦ C to approximately -14 ◦ C. A subset of these MPs were then added to the culture of a known bacterial ice nucleator, Pseudomonas syringae , which has been shown to play a role in水周期。这些用丁香假单胞菌培养的MP也暴露于相同的冷冻液滴测定中，并将结果与单独的MPS进行比较。我们的结果表明，MPS上生物膜的大小，粗糙度和存在会影响其作为INP的能力。这些结果对在整个环境中建模MPS及其对云和气候的影响有影响。