【菜科解读】

　　地球和火星是由内太阳系物质组成的大型天体碰撞形成

　　据cnBeta：根据一项新研究，地球和火星是由主要源自内太阳系的物质形成的；

这两颗行星的组成成分中只有百分之几源自木星轨道以外。

由德国明斯特大学领导的一组研究人员于12月22日在《科学进展》杂志上报告了这些发现。

　　研究人员提出了迄今为止对地球、火星以及来自内太阳系和外太阳系的原始材料的同位素组成的最全面比较。

其中一些材料今天仍然在陨石中发现，基本上没有改变。

这项研究的结果对研究人员了解形成水星、金星、地球和火星的过程有深远的影响。

他们认为这四颗岩质行星是通过积累来自外太阳系的毫米大小的尘埃卵石而成长到现在的大小的理论是不成立的。

　　大约46亿年前，在我们太阳系的早期，一个尘埃和气体盘绕着年轻的太阳运行。

有两种理论描述了在数百万年的过程中，内层岩质行星是如何从这种原始建筑材料中形成的。

根据较早的理论，内太阳系的尘埃聚集成越来越大的块状物，逐渐达到我们月亮的大小。

这些行星“胚胎”的碰撞最终产生了水星、金星、地球和火星等内行星。

然而，一个较新的理论倾向于一个不同的成长过程：毫米大小的尘埃"卵石"从外太阳系向太阳迁移。

在途中，它们被吸附到内太阳系的行星“胚胎”上，并一步一步地将它们扩大到现在的大小。

　　这两种理论都是基于理论模型和计算机模拟，旨在重建早期太阳系的条件和动态；

都描述了行星形成的可能路径。

但是哪一个是正确的？哪个过程实际发生了？为了回答这些问题，在他们目前的研究中，来自明斯特大学、蔚蓝海岸天文台（法国）、加州理工学院（美国）、柏林自然历史博物馆（德国）和柏林自由大学（德国）的研究人员确定了岩质行星地球和火星的确切组成。

　　该研究的第一作者、明斯特大学的Christoph Burkhardt博士说：“我们想找出地球和火星的组成成分是源于外太阳系还是内太阳系。

为此，在两颗行星的外部富含硅酸盐的层中发现的微量稀有金属钛、锆和钼的同位素提供了关键线索。

同位素是同一种元素的不同种类，只在其原子核的重量上有所不同。

”

　　科学家们认为，在早期太阳系中，这些和其他金属同位素并不是均匀分布的。

相反，它们的丰度取决于与太阳的距离。

因此，它们拥有宝贵的信息，说明在早期太阳系中某一物体的构件起源于何处。

　　作为内太阳系和外太阳系的原始同位素清单的参考，研究人员使用了两种类型的陨石。

这些大块的岩石一般是从小行星带，也就是火星和木星的轨道之间的区域找到它们的方式来到地球。

它们被认为是来自太阳系初期的大部分原始材料。

所谓的碳质球粒陨石，其含碳量可高达百分之几，起源于木星轨道之外，后来由于受到不断增长的气态巨行星的影响，才迁移到小行星带，而其含碳量更低的“表亲”，非碳质球粒陨石，则是真正源自内太阳系。

　　对地球可触及的外岩层和这两种类型的陨石的精确同位素组成的研究已经有一段时间了；

然而，对火星岩石还没有进行过类似的全面分析。

在他们目前的研究中，研究人员现在检查了总共17块火星陨石的样本，这些样本可以被归入六种典型的火星岩石类型。

此外，科学家们首次调查了三种不同金属同位素的丰度。

　　他们首先对火星陨石样品进行粉化，并进行了复杂的化学预处理。

通过使用明斯特大学行星学研究所的多收集器等离子体质谱仪，研究人员随后能够检测到微量的钛、锆和钼同位素。

然后，他们进行了计算机模拟，以计算今天在碳质和非碳质球粒陨石中发现的材料必须被纳入地球和火星的比例，以便再现其测量的成分。

在此过程中，他们考虑了两个不同的吸积阶段，以分别解释钛和锆同位素以及钼同位素的不同历史。

与钛和锆不同，钼主要积累在金属行星核心中。

因此，今天在富含硅酸盐的外层仍然发现的极少量的钼，只能是在行星生长的最后阶段添加的。

　　研究人员的结果表明，地球和火星的外岩层与外太阳系的碳质球粒陨石没有什么共同之处。

它们只占这两颗行星的原始材料的大约4%。

明斯特大学的Thorsten Kleine教授博士说：“如果早期的地球和火星主要是从外太阳系吸积的尘粒，那么这个数值应该高出近10倍，”他也是哥廷根马克斯普朗克太阳系研究所的所长。

他补充说：“因此，我们不能确认这个关于内行星形成的理论。

”

　　但是，地球和火星的组成与非碳质球粒陨石的材料也不完全一致。

计算机模拟表明，另一种不同的建筑材料也一定在发挥作用。

Christoph Burkhardt解释说：“根据我们的计算机模拟推断，这第三类建筑材料的同位素组成意味着它必须起源于太阳系的最内部区域。

由于来自如此接近太阳的天体几乎从未散落到小行星带，这种材料几乎完全被吸收到内行星中，因此不会出现在陨石中。

可以说，这是‘丢失的建筑材料’，我们今天已经无法直接接触到它，”Thorsten Kleine说。

　　这一令人惊讶的发现并没有改变这项研究对行星形成理论的影响。

Christoph Burkhardt总结说：“地球和火星显然主要包含来自内太阳系的材料，这与内太阳系大型天体的碰撞所形成的行星很吻合。

”

托卡马克：人造太阳的 “磁约束熔炉”

一、名字与起源名称含义：俄语缩写，全称 “环形真空室磁线圈装置”（环形 toroidal、真空室 kamera、磁 magnit、线圈 kotushka）。

诞生：1950 年代由苏联库尔恰托夫研究所发明，1954 年建成首个装置 T-1，1968 年 T-3 装置突破关键温度，奠定主流地位。

二、核心原理：磁场 “牢笼” 困住上亿度等离子体核聚变需要1 亿℃+高温，没有任何材料能直接接触，托卡马克用磁约束解决：环形真空室：形似 “轮胎”，内部抽成真空，注入氘氚燃料（氢同位素）。

三重磁场约束环向磁场：外部环形线圈通电，产生绕真空室的 “跑道型” 磁场，防止粒子径向逃逸。

极向磁场：中心螺线管线圈（变压器初级）感应出等离子体电流（变压器次级），电流产生垂直方向磁场，约束粒子纵向运动。

螺旋磁场：两种磁场叠加，形成螺旋形磁力线，让等离子体粒子沿磁力线螺旋运动，牢牢锁在中心，不碰内壁。

加热到聚变温度欧姆加热：等离子体电流自身电阻产热（类似电炉丝）。

辅助加热：微波、中性束注入（高速氢原子束），把等离子体从千万度加热到 1 亿℃以上，满足氘氚聚变条件。

聚变反应与能量输出氘 + 氚氦 + 高能中子 +17.6MeV 能量。

带点粒子（氦核）被磁场约束，维持高温；

不带电中子穿透磁场，撞击内壁 “包层”（锂材料），动能转化为热能，加热水成蒸汽，驱动发电机发电。

副产品：氦气（无放射性），锂受中子轰击还能再生氚，形成燃料闭环。

三、关键结构真空室：环形，耐高温、防杂质污染。

磁体系统：环向线圈、中心螺线管、极向线圈，多为超导材料（如铌钛合金），降低能耗。

包层：内壁核心部件，承担能量捕获 + 氚增殖双重任务。

偏滤器：排出杂质和废热，保护真空室。

四、代表装置EAST（东方超环，中国）：世界首个全超导托卡马克，2021 年实现1.2 亿℃维持 403 秒，稳态运行全球领先。

EAST东方超环托卡马克装置ITER（国际热核聚变实验堆，法国）：全球 7 方（中、欧、美、俄、日、韩、印）共建，人类最大托卡马克，目标 2035 年首次氘氚聚变，实现输出能量 > 输入能量（Q>10）。

ITER国际热核聚变实验堆JET（欧盟）：历史最久的大型托卡马克，1997 年创下Q=0.67（输出 / 输入）纪录。

五、核心挑战稳态约束难：上亿度等离子体易失控、逃逸，需长期稳定约束（目标数千秒）。

能量增益低：目前实验Q 输出），需突破Q>10才能商业化。

材料寿命短：中子轰击、高温等离子体冲击，内壁材料易损伤。

氚自持难：氚天然稀缺，需高效增殖技术实现燃料自给。

六、优势与前景优势：燃料（氘）取自海水，储量几乎无限；

无碳排放，放射性废料极少（远低于裂变），安全性高。

前景：若 2035 年 ITER 达成目标，2050 年前后有望建成首座商业聚变电站，彻底解决人类能源危机。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳

目前，全球已有多个科研机构正在加紧实施人造黑洞项目，黑洞吞噬地球，甚至黑洞吞噬太阳的可能性，都可能通过人造黑洞模拟来加以验证。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 据了解，人造黑洞的设想最早提出于20世纪80年代，由加拿大不列颠哥伦比亚大学的威廉-昂鲁教授提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，如果使流体的速度超过声速，那么就可以在该流体中建立一个人造黑洞。

美国加州大学物理学教授史蒂夫-吉汀斯是这方面的专家，他对人造黑洞进行了认真分析，他认为：人造黑洞毁灭地球的理论纯粹是小说和电影里的虚构，真正的粒子碰撞制造出的人造黑洞不可能吞噬地球。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 粒子加速器，也被称之为大型强子对撞机(LHC)。

位于法国和瑞士交界处的世界上最大的粒子物理研究中心欧洲核子研究中心(CERN)已经开始在一个将近17英里长的圆形隧道里面建造这个被人们称之为世界最大的"黑洞工厂"的装置。

吉汀斯教授在报告中称，欧洲的科学家很快就会利用粒子加速器制造出人造黑洞。

目前欧洲核子研究中心的蒙加诺教授与吉汀斯教授的科研小组进行合作正在建设建设世界上最大的粒子加速器(对撞机)，而这个粒子加速器(大型强子对撞机)是世界上最先进的粒子研究工具，项目耗资80亿美元，历时14年之久，汇集了世界各地最著名的物理学家。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 科学家们将在实验中撞击质子，模拟宇宙大爆炸后一万亿分之一秒内的能量和条件，接着细致分析撞击产生的残骸，用以探求物质本质的线索和自然中新的力量和平衡。

吉汀斯认为，今年夏天如果人类首次制造出人造黑洞，也不会产生什么重大影响。

吉汀斯和蒙加诺两位教授在进行深入研究后得出结论：利用粒子碰撞产生的黑洞是无害的。

因为，所有的黑洞都要释放出宇宙射线，小的黑洞所释放的物质要远远多于其吸收的物质，因此，在它们吸收物质之前自己就早已瞬间蒸发了。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 事实上整个宇宙原本就是一个类似的粒子对撞机器，具有高能量的宇宙射线和粒子会经常碰撞在地球的大气表层、太阳或者是其它的白矮星和中子星的表面，每时每刻都在发生着这样的粒子碰撞。

如果这些粒子碰撞会产生危险的话，天文学家很早就会发现这一现象并对其展开研究。

其实一直以来地球就沐浴在足够可以形成黑洞的宇宙射线和粒子对撞之下，但地球一直也都没有被摧毁。

而且，几乎所有粒子加速器生成的黑洞都必须达到足够的速度才能逃脱地球的重力，即使一年生产出1000万个黑洞，也大约只能捕捉到其中的10个，让它们围绕加速器中心运转。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 而这些被捕捉到的黑洞又是如此的渺小，假设让它穿过一块相当于地球到月球距离厚度的铁块，它也不会撞倒任何东西。

它们吞噬一个质子也需要大约100小时的时间。

一个这样的黑洞吞噬100个质子大约需要花费一年的时间，因此，要吞噬1毫克地球物质就需要花费比宇宙年龄还要长的时间。

科学家表示，假如大型强子对撞机(LHC)在今年生产出了黑洞，那么它就证明了宇宙确实存在除空间和时间以外的维度。

吉汀斯承认，地球的未来以及人类的生命安全和健康都令每位科学家非常担忧。

特别是关于人造黑洞风险的争论，现在已经是一个非常具有争议的物理话题。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 特别是已经有科学家指出，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生黑洞的风险足以吞噬地球，或者将产生一类名为"奇异微子"(Strangelet)的粒子，将地球变成一团沉寂、收缩的"奇异物质"。

还有很多政治家担心这种人造黑洞的技术被恐怖分子利用，成为继原子弹和氢弹之后人类最具有毁灭性的武器。

但是，吉汀斯肯定的说：现代物理学无法在地球上制造出具有破坏性的黑洞。

"欧洲建立大型强子对撞机(简称LHC)，是为了揭开宇宙大爆炸之谜，而不是制造黑洞毁灭地球。

"