科研成果 / 2025年09月15日

近日，学院黄方教授研究团队联合西北大学董云鹏教授，以秦岭造山带松树沟地幔橄榄岩为研究对象，分别通过主微量地球化学和钡(Ba) 同位素分析，首次在天然样品中识别出富水超临界流体的明确信号，明确了富水超临界流体来源。该成果以The “lost”aqueous supercritical fluids recorded in highly refractory mantle peridotites为题发表在地球化学国际知名期刊Earth and Planetary Science Letters上。超临界流体(supercritical fluid) 是水与硅酸盐熔体在高温高压下完全互溶形成的一种特殊流体。因其高溶质迁移率和低迁移粘度的物理化学特质，具有极强的元素迁移能力，被认为是地球内部物质循环与能量交换的关键载体。超临界流体的成分连续变化，受到周围共生岩石的缓冲控制，随温度升高从富水端元逐渐过渡到富硅酸盐端元(图1)。其中富水超临界流体被预测为岛弧玄武岩地幔源区的重要交代媒介，并且其超强的萃取能力也有利于关键金属富集和运移。然而，富水超临界流体形成于很难直接窥探的高压高温地幔中，其H2O ...

科研成果 / 2025年09月08日

近日，学院郭静楠教授和汪毓明教授领衔的国际研究团队，在太阳高能粒子加速和传播方面取得重要进展，相关成果以“The delayed arrival of faster solar energetic particles as a probe into the shock acceleration process”为题，发表在《国家科学评论》(National Science Review)上。传统观点认为，太阳爆发期间释放的高能量粒子比能量较低的粒子更早到达观测者，在动态能谱中形成常见的粒子速度色散（VD）结构，即高速早到、低速晚到。该研究报道了10个逆向速度色散（IVD，即高速晚到）的太阳高能质子事件，认为激波扩散加速过程将质子束缚并加速到几十MeV是造成这一现象的主要原因，挑战了传统的图像，也为直接探查粒子实际加速过程打开了新的诊断窗口。观测：十个IVD案例与分析方法太阳爆发会把高能粒子抛向日地空间，是航天器与载人任务的重要辐射风险源。传统认识认为粒子几乎同时释放并且沿着近似相同的行星际路径到达探测器，导致能量越高的粒子越早到达地球，在粒子探测器的动态能谱图上表现为速度色散（VD）。 ...

科研成果 / 2025年09月07日

近日，中国科学技术大学地球和空间科学学院、风云卫星遥感联合实验室李锐教授团队联合中国气象局气象探测中心，成功利用我国风云三号D气象卫星的被动微波遥感技术，实现了对北半球森林与草地植被物候期的有效提取，为全球植被生长监测和碳循环研究提供了全天候、高频次的遥感新手段。研究成果以“Remote sensing of vegetation phenology in the northern hemisphere from multi-channel passive microwave measurements of Chinese FengYun-3D satellite”为题，发表在国际环境遥感领域旗舰期刊《Remote Sensing of Environment》。植被物候反映了植物年周期性生长变化，是理解生态系统对气候变化响应及碳、水循环过程的关键。其中，植被生长季开始日期（SOS）、结束日期（EOS）和长度（LOS）是最为关键的植被物候期参数。目前全球植被物候监测长期依赖于国际主流卫星光学传感器（如MODIS和VIIRS），基于国产卫星遥感探测的植被物候研究十分匮乏。同时，光学遥感 ...

科研成果 / 2025年09月05日

中国科大最新发现！火星存在固态内核 近日，中国科学技术大学孙道远教授、毛竹教授团队联合国外学者在行星科学研究领域取得重大进展。研究团队通过深入分析美国国家航空航天局洞察号（InSight）探测器记录的火震数据，首次确证火星内部存在一个半径约600千米的固态内核，并揭示其主要成分构成可能是富含轻元素的结晶铁镍合金。北京时间9月3日，该成果发表于《自然》，并被选为《自然》期刊新闻稿。 2025年初至今，中国科大以第一署名及通讯单位Nature、Science、Cell三大国际顶尖刊物（CNS）上共计发表了12篇成果。火星深部结构示意图。白灰色区域为研究中利用洞察号数据检测发现的固态内核。 火星作为太阳系内与地球环境最为相似的类地行星，一直是行星内部结构与演化研究的重要对象，也是深空探测的核心目标之一。对行星深部结构的探测向来充满挑战：以人类最熟悉的地球为例，科学家直到1936年才通过地震波首次推测内核的存在，而彻底确认固态内核存在竟耗时近半个世纪，至1980年代才完成。相比之下，对火星内部结构的探索难度更大，2018年才首次获得火星震直接观测数据。截至目前，尽管已记录上千次火震数据，但信号 ...

科研成果 / 2025年08月30日

学院薛向辉教授团队在单光子双光梳光谱领域创新性提出双光梳探测方法新范式，并在开放大气光谱探测应用中取得重要突破，该项成果8月27日在线发表在《Light: Science Applications》上[Light：Sci Appl14, 293 (2025)]。团队成员赵若灿，钟伟等人另辟蹊径，采用铟镓砷（InGaAs）单光子雪崩二极管（SPAD）替代传统光电探测器，通过记录每个光子到达探测器的精确时间，巧妙设计共模信号感知与触发计数协议，成功攻克光路波动难题。团队利用统计计数方法，从海量光子到达事件的关联性中，重建出万频级双光梳干涉信号。该“光子计数”模式使系统检测灵敏度达到4阿瓦/梳线（1阿瓦 = 10⁻¹⁸瓦），较传统双光梳光谱技术灵敏度提升10个量级（100亿倍）！该技术突破将使激光功率降至毫瓦级，完全满足人眼安全标准，且采用小口径低成本光学望远镜系统，就能实现以往需要耗费巨大成本才能达成的百公里开放大气光谱测量，为大气遥感提供了新思路。在传统双光梳光谱测量中，当探测信号能量充足时，采用普通光电探测器通过外差干涉，可以将原本处于光频范围的宽带光谱信号下转换至射频域，结合成熟 ...

科研成果 / 2025年07月04日

近日，中国科学技术大学地球和空间科学学院、安徽省极地环境与新污染物重点实验室谢周清教授团队在极地环境方向取得新进展。研究人员通过开展北冰洋多学科走航观测，揭示了夏季浮游植物释放的溶解性有机物以及海冰融化引发的局部对流是驱动北冰洋汞释放并呈现显著时空变化的关键调控因素。7月2日，相关成果以“Marine phytoplankton and sea-ice initiated convection drive spatiotemporal differences in Arctic summertime mercury rebound”为题在《自然·通讯》发表。汞是一种具有神经毒性的重金属污染物，摄入人体后可破坏中枢神经系统、引发免疫及生殖系统受损、慢性器官损伤、瘫痪甚至死亡。汞通过大气环流长距离传输，可到达并沉降至遥远的北极地区。北极是环境汞暴露的敏感地区，北极监测与评估计划（AMAP）报告显示：北极圈附近居民是全球汞暴露水平最高的人群之一。北极夏季的“汞反弹”是北极环境汞循环的一种特殊现象：每年7月至8月，大气中气态元素汞（Hg(0)或GEM）浓度会显著飙升，甚至达到北半球背景值的近2 ...

科研成果 / 2025年06月19日

近日，中国科学技术大学薛向辉教授团队联合德国莱布尼茨大气物理研究所和英国雷丁大学，基于国际卫星观测数据，成功揭示了近地空间中性大气运动与电离层中等离子体结构变化之间的关系。研究团队还构建了一种结合物理机制的人工智能模型，有效提升了对电离层不规则结构的预测能力。相关成果发表于国际权威期刊Geophysical Research Letters。 地球上空约80至130公里的区域，是连接大气和外太空的重要“过渡带”，也被称为电离层E区。这个区域中存在一种叫作“突发E层”（Es层）的现象——金属离子在特定条件下形成像“云”一样的致密层状结构。这些结构会干扰无线电信号的传播，影响航空、导航以及空间探测任务的运行。 那么，这些原本分布均匀的金属离子为何会聚集成层？又该如何模拟和预测这种变化？这是长期以来困扰科学界的重要问题。 金属离子的聚集与高空大气风场的变化密切相关。研究团队利用利用卫星观测提供的全球风场数据（ICON/MIGHTI）和掩星观测数据（COSMIC-2），系统分析了大气风剪切与金属离子之间的联系。研究发现，高空大气风场在垂直方向的差异性是诱发离子聚集的关键因素。 为了进一步提升 ...

科研成果 / 2025年06月09日

在过去的20多年里，中国的空气污染经历了显著的先增长、后下降趋势。特别是在2012-2013期间，面对非常严重的华北灰霾，中国政府相继出台了《环境空气质量标准》、《大气污染防治行动计划》等一系列法律法规大力控制污染排放。经过共同努力，在接下来的若干年，我国大气颗粒物（又称气溶胶）浓度逐年下降，重污染天数显著减少，在欢呼蓝天白云回归的同时，这一大规模改变大气环境的壮举无意间也为研究气溶胶-云相互作用，提供了不可多得的天然试验场。 中国科学技术大学地球和空间科学学院、风云卫星遥感联合实验室李锐教授团队抓住这一契机，利用卫星观测的气溶胶光学厚度、降水三维结构数据产品，揭示了中国污染控制政策对大气环境和降水系统的复杂影响，突出了气溶胶在调节降水垂直结构方面的作用。研究成果以“The Impact of Air Pollution Control Programs (2014–2019) on the Vertical Structure of Precipitation in China”为题，发表在大气科学领域国际知名期刊《Geophysical Research Letters》上。图1 ...

科研成果 / 2025年06月04日

　　5月，SEG国际勘探地球物理学家学会 (Society of Exploration Geophysicists)公布年度荣誉与奖项获得者。中国科大地球和空间科学学院地球与行星物理专业伍新明教授与美国普渡大学华人教授李云月共享2025年度维吉尔·考夫曼金奖（Virgil Kauffman Gold Medal）。　　该奖授予在近五年内为地球物理勘探科学的发展做出杰出贡献的个人，充分肯定了伍新明教授自2019年回国全职加入中国科大以来，依托地空学院地球与行星物理专业平台，带领CIG团队在人工智能与地球物理交叉研究领域取得的重要成果。值得一提的是，这是该奖项自1966年设立以来首次颁发给来自中国科研机构的学者。截至目前，共有5位华人学者获得过该奖项。　　SEG荣誉与奖项委员会对伍新明教授的评价如下：　　伍新明教授因其在过去五年中对地球物理勘探科学的卓越贡献，荣获维吉尔·考夫曼金奖。在此期间，他在地震解释与地质建模方向发展了一系列具有变革性的人工智能与机器学习方法。其代表性成果包括FaultSeg3D——一种被广泛应用于三维地震断层检测的模型，以及一整套用于地震地层解释、地质体刻画和地质 ...

科研成果 / 2025年06月03日

近日，中国科学技术大学地球和空间科学学院胡峰副教授，与美国加州大学河滨分校David D. Oglesby教授、斯坦福大学张文强博士后合作，通过三维地震动力学破裂数值模拟，揭示了双相介质（bi-material）对地震跨越断层阶区（step-over）的关键控制作用。相关成果以“Bi-Material Effects on Critical Jump Distance Over Step-Overs” 为题，于北京时间2025年5月30日在线发表于国际地球科学权威期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》。 断层阶区广泛分布于大型走滑断裂带，常被视为阻止地震继续传播的屏障，然而，自然界中不乏破裂成功跨越阶区并引发更大规模地震的实例。因此，探寻破裂跨越断层阶区的控制机制，对深入理解级联地震以及开展地震危险性评估至关重要。 研究团队利用间断伽辽金数值方法，开展三维地震动力学破裂模拟，系统分析了走滑断层两侧岩石介质速度差异对断层阶区跳跃距离的影响。研究发现，当发震断层两侧为双相介质（bi-material）时，其在发震断层两侧会表现出不 ...