#让陨石告诉你太阳系童年的秘密# 仰望星空,或有美丽流星划过夜空。一群进行太阳系考古的学者,要从陨石中捕捉各种蛛丝马迹,尝试推演太阳系漫长历程中的一幕幕尚不为人知的故事。浙江大学物理学院研究员刘倍贝正是这群人中的一员。

4月22日,《科学进展》刊发他与丹麦哥本哈根大学和瑞典隆德大学学者合作新成果https://t.cn/A66scG5i,研究者从陨石同位素含量两极化的现象入手,推演了太阳系形成最初的五百万年间发生的故事。

研究者指出,原行星盘气体的外流是一双“看不见的手”,它参与了早期太阳系的塑造,影响了小天体和行星的形成。刘倍贝及合作者据此构建了早期太阳系天体形成的新模型。

解密早期太阳系的形成和演化

刘倍贝要推演的历史,聚焦于太阳系诞生之初的五百万年,这是太阳系的童年期:幼年太阳还在成长,它的周围环绕着一个扁平的气体圆盘,也称为原行星盘,它就像行星们的共同“摇篮”,行星靠不断吸积盘中漂浮的固体颗粒长大。而作为“天外来客”的陨石——太阳系里的小行星、彗星或行星撞击地球后产生的碎片,它们的母体也形成于同一时期同一“摇篮”。

“陨石保留着太阳系童年期的原始信息。”刘倍贝说,“我可以通过对陨石的研究,解密探索早期太阳系形成和演化的过程。这有点像破案,需要大胆的想象和缜密的推理,把不同的案发线索串联起来,还原事件的真相。”摆在刘倍贝等学者面前的确实有一桩“大案”:陨石的同位素含量存在明显的两极化,泾渭分明的现象。

从物质成分上,陨石可分为炭质陨石和非炭质陨石。炭质陨石含有更多的挥发性物质,包括含碳有机物和水等,而非炭质陨石则含有更多的难熔性金属元素。

学界认为,这种的差异源于陨石的母体形成时的位置。“原行星盘越靠近太阳的位置,温度就越高,挥发性物质含量就越低,以非炭质固体物质为主;越远离太阳,温度越低,以炭质物质为主。”刘倍贝又从最近的研究中发现了一条新线索:这两类陨石的同位素含量也大相径庭。

“没有发现任何一块陨石处于中间地带。”刘倍贝说,这种两极化的现象令天文学界尤为惊讶。根据同位素测年法,陨石的形成时间横跨整个原行星盘阶段,它们吸积的固体物质通常而言是相互流通的,它们在组分上应该呈现一定的连续性,然而真实观测则是两极化。

“它在告诉我们什么呢?”刘倍贝说,两极化的现象提示了在原行星盘中可能存在大尺度、长时间的物质隔离,这是人们在研究太阳系早期演化中碰到的一大难题。

木星开沟真的塑造了早期的太阳系?

长时间、大尺度的物质隔离,让人联想到空间隔绝的可能性。会不会有一种力量,让原行星盘形成了彼此相互隔离的区域?有学者提出,这种力量来自于太阳系中的大兄长气态巨行星木星,即“木星开沟”理论可以用来解释陨石成分两极化的现象。

他们认为,木星的固体核在太阳系诞生之初的一百万年内形成,它凭借其巨大的质量和强大的引力,在气体盘中开一个深沟,完全阻断后续固体颗粒的内流,内外盘的固体物质自此隔绝。

最近几年的天文观测也捕捉到了“巨行星开沟”的证据。ALMA射电望远镜阵列观测到的AS 209系统的原行星盘,位于距地球410光年外的蛇夫座。该行星盘显示出明显的环状沟壑,中间深色的暗沟被认为由类似于木星的巨行星“开沟”导致。

“木星开沟真的塑造了早期的太阳系吗?”刘倍贝提出了质疑。最大的疑点来自于形成于内盘的两种非炭质陨石,普通球粒陨石(OC)和顽火辉石球粒陨石(EC)。

“如果木星真在气体盘中开一个深沟而完全阻断后续固体颗粒的内流,则内外盘的固体物质自此隔绝。那么内盘非炭质固体颗粒物会因快速迁移而消耗殆尽。这样一来,普通球粒陨石(OC)和顽火辉石球粒陨石(EC)的母体就没有可以吸积的非炭质固体颗粒物,就无法长大了。”刘倍贝说。陨石测年研究表明,O型和E型球粒陨石形成于太阳系诞生后的两到三百万年间,这说明,非炭质固体颗粒物还是能长时间流通且存在于内盘区域。

相反地,如果木星开的沟不够深,就不能有效地阻挡固体颗粒的迁移,内外盘的物质还是流通的,就无法导致两类陨石同位素的两极化现象。“我们发现,‘木星开沟’很难自洽地同时解释太阳系陨石形成年龄和同位素含量这两大观测。”刘倍贝说。

重新审视太阳系的童年

还有什么物理机制解释陨石的两极化呢?刘倍贝提出了一种全新的想法,从时间演化上的隔绝来解释陨石同位素的两极化。

在太阳系的童年时期,原行星盘中的固体颗粒因会源源不断从外盘区域迁移流向内盘。刘倍贝和他的合作者提出,研究这一过程应该充分考虑行星盘中气体的运动,这一点在过去的工作中被忽视了。气体盘中的流体遵循着动量守恒原则,盘内侧区域的气体向内流,最后被太阳吸积。与此同时,外盘的气体向外流,不断地扩充着盘的外部疆域。“就像涨潮的海水,不断地向外吞噬岸边的沙滩。”刘倍贝说。

考虑原行星盘气体外流效应之后,他们重新对盘内固体颗粒物的迁移状况进行了模拟,结果显示:在盘外部气体外流的推动下,固体颗粒物的迁移速率和方向发生改变。它们最终进入内盘的时间被大大延长了。

“我们发现,初始位于25个日地距离(AU)以外的炭质固体颗粒需要经过三百万年才会最终迁移进入内盘类地行星形成区。”刘倍贝说。

刘倍贝用了一张图表形象地展示了这一“复盘”:不同时期、不同位置的陨石母体以及它们的同位素含量的差异。“重要的是,该模型预示着不同陨石的同位素差异并不是空间上的隔绝,而是形成时间上的演化。”刘倍贝说。

早期,位于内盘的火星和地球吸积的是非炭质固体颗粒。在约两至三百万年之后,炭质颗粒物最终迁移进入内盘。此后地球和火星吸积炭质物质长大,因而它们的同位素含量是两大类固体物质的混合。这也自洽地解释诸如观测上的火星和地球的同位素含量是介于这两类陨石之间。

刘倍贝说,从现有的观测出发,并不能对木星的形成时间给出更严格的限制。现今的木星位于距太阳5.2 AU处,木星形成的位置学界有两种假说。一种认为木星为原位形成,成长过程中没有大尺度的轨道迁移。另一种认为木星形成于外盘较远处(10 AU 之外)。

“我们的模型更支持后者。”刘倍贝说,因为木星大气中发现的诸多易挥发性元素包括碳,磷,氮和氩其含量均比太阳高出数倍之多,这一现象很难被原位形成理论解释。

此外,木星质量增长之余也与气体盘相互作用,产生向内的轨道迁移。木星内移过程中不断地散射沿途的炭质陨石母体进入内盘,产生了现今太阳系小行星带的特有的群体分布和轨道构型。https://t.cn/A66scG5x

白糖:能源价格持续高位对糖市潜在影响
报告摘要
近期原油价格保持坚挺,作为汽油替代燃料的燃料乙醇从中受益。 除去玉米乙醇以外,甘蔗也是生产燃料乙醇能量效率最高的非粮生物材料。 因而,能源价格与糖市发展存在一定关系。 巴西除了是世界最大糖生产国,也是甘蔗乙醇产量生产大国,糖醇比牵动未来甘蔗糖产量,当前含水乙醇无水乙醇折糖价超出11号糖价形成了相对的一定价格优势,甘蔗生产乙醇相对生产原糖利润会更好。 另外, 印度自2018年后新政策后,甘蔗制乙醇得到支持,2023年乙醇汽油混合比例上调至20%,这将极大降低了印度糖业库存压力,改变当前印度在全球糖类贸易形势,且未来印度甘蔗糖价也将易涨难跌,对全球糖业有重要影响。
报告正文
1
石油危机爆发促使推动甘蔗制乙醇发展
1973年第一次世界石油危机爆发后,巴西政府于1975年实施了巴西酒精计划,鼓励糖厂生产多样化产品,并大力投资甘蔗扩种和乙醇蒸馏技术与设备。通过该政策的指引,巴西克服了原本的产业结构单一,将燃料乙醇发展提升到国家战略层面,从此之后制糖业与甘蔗乙醇也高度结合。1979年第二次世界石油危机爆发,以含水乙醇为燃料的汽车发动机得到普及。1984年乙醇动力汽车占据巴西市场份额的94.4%,需求拉动供给,巴西甘蔗乙醇业得到迅速发展。从1975--2000年,由此节约的石油进口费用高达435亿美元,仅乙醇生产就给巴西带来约72万个直接工作岗位和20万个间接工作岗位,乙醇替代汽油直接减少二氧化碳排放高达920万t,取得了巨大的经济效益和环境效益。
2003年巴西推出了弹性燃料(混合动力)汽车,可以精准辨识燃料并随时调整发动机运作能力,该汽车可以使用乙醇、天然气或两者混合作为燃料。由于乙醇的可再生性以及环保性,刺激了巴西国内对乙醇的需求,给巴西甘蔗产业带来了新的增长点。2017年12月通过的“国家生物燃料政策(RenovaBio)”法案,该法案鼓励研发第二代乙醇燃料,大幅促进生物燃料在能源结构中的比重,标志着巴西燃料乙醇产业进入到提质升级的新发展阶段。当前,巴西已经成为世界食糖出口量第一,乙醇出口量第二,燃料乙醇消费第三大国家。
2
巴西燃料乙醇发展状况与产量
巴西国内的甘蔗加工工厂分为三类:食糖加工厂、酒精生产厂,以及既可生产食糖亦可生产酒精的生产厂,其食糖与酒精的生产比例可根据市场情况进行调整。数据显示,巴西大约拥有360家乙醇厂(中南部269家),其中玉米乙醇厂有11家(9 家独立生产玉米乙醇、2家可灵活生产甘蔗乙醇和玉米乙醇)。用甘蔗生产乙醇的工艺,前半部分与榨糖相同,即压榨提汁,随后蔗汁经预处理、蒸馏和提纯,获得含水乙醇和无水乙醇。
含水乙醇可以直接在灵活燃料汽车或乙醇汽车中使用,无水乙醇则需以一定的比例强制混入汽油中使用。根据巴西汽油分类,巴西汽油分为A类汽油和C类汽油。A类汽油为不含乙醇汽油,而C类汽油为含有乙醇的混合汽油。C类的混合比例由政府强制规定,自1977年以来,巴西政府强制性要求在汽油中添加一定比例的无水乙醇,混合成汽油 C方能出售,根据立法要求,汽油C的无水乙醇混合比例在 18%—27.5%范围浮动,最近的一次调整在 2015年3月16日,根据2015年的法律普通汽油Gasolina Comum中必须填加27%的乙醇无水乙醇。此后再无变化。该比例也是在汽油中混合的乙醇比例中全球最高的。
自2003年推出灵活燃料汽车开始,巴西灵活燃料汽车占有率迅猛增长,2015年达到顶峰,灵活燃料汽车销量在所有轻型汽车中的占比达到 88.45%,目前巴西国内销售的汽车85%以上都是灵活燃料汽车,车主可以自由选择添加纯乙醇或掺混一定比例的乙醇汽油,消费者通常依据价格优势选择使用何种燃料,若乙醇/汽油比价低于70%,消费者会倾向于使用乙醇。今年2月份巴西醇油比价已经掉下70%,支撑乙醇需求。
巴西2021/22榨季自去年4月开始,去年遭遇了近90年最严重干旱,雨季期间降雨依旧偏低,对甘蔗生长不利,整体蔗料收割量同比大幅下滑,由于能源价格持续回升,糖醇比在进入10月以后快速下滑,进入11月已跌破40%。2021/22榨季截至3月16日中南部累计甘蔗压榨量为5.2193亿吨,同比回落13.08%。乙醇累计产量达到273.4亿升(同比-8.88%),其中无水乙醇产量109.0亿升(同比+12.61%),含水乙醇产量为164.3亿升(同比-19.13%)。由玉米制成的乙醇量总计33.2亿升,同比增加36.22%。
3
巴西燃料乙醇业发展对糖市影响
巴西甘蔗的制糖和制醇的具体比例由工厂依据市场糖价和酒精价格而定。而糖醇比决定甘蔗量有多少转化成糖和乙醇,因而对于糖产量有重要影响,从近几年几个榨季来看,2018/19,2019/20榨季累计糖醇比维持在35-36%左右,大概有接近35%的甘蔗用于生产糖,剩余的用于生产乙醇。自2020年3月受新冠疫情干扰以及原油价格暴跌影响,能源价格低迷,糖醇比维持近几年高位,在糖利润以及价格的刺激下,巴西糖厂倾向于生产糖而不是燃料乙醇,双周糖醇比在20/21榨季7月上旬以来一度触48%的高位,而后期糖醇比一直维持在40%以上的高位水平,糖产量季度扩张,巴西糖产量在20/21榨季创3800万吨的高位,触及自14/15榨季高位水平。
而进入2021年后,原油价格逐步回升,乙醇优势开始回归,制醇利润增加。糖厂逐步降低糖产量,双周糖醇比在进入21/22榨季10月上半月开始跌破40%,最低触及20%的水平,同时可以考虑到巴西天气干旱问题发酵,总体来看,21/22榨季糖醇比相比20/21榨季有明显的下滑。当前,原油价格因俄乌局势问题走强,一度涨破120美元/桶,巴西22/23榨季进入4月即将开榨,新榨季下不能忽视能源价格带来新变化,在榨季全面开榨下,糖价对于能源价格敏感度相比非榨季时期更强。最新数据显示,当前含水乙醇折糖价为22.53美分/磅,超出11号糖价15%,无水乙醇折糖价为24.07美分/磅,超出11号糖价23%,都形成了相对的一定价格优势。根据测算,每降低1个百分比的制糖比,糖产就会减少约81万吨,从而对糖价形成支撑。若22/23榨季产季同比下降5%,可能会面临在原本预期产量基础之上400万吨的额外减少。
4
印度燃料乙醇发展情况
早在2003年,印度政府就出台了推动国内燃料乙醇产业发展的计划,以减少污染和减少石油进口开销,根据政府规定:在第一阶段,要求印度北部9个邦和4个联邦区在汽油中加入5%的乙醇,但由于甘蔗减产,导致该目标并没有完全达成;第二阶段开始于2006年的11月,要求在印度20个邦和8个联邦区实行5%乙醇汽油。
不过在2018年以前,印度的燃料乙醇取决于制糖的副产品糖蜜的供应,甘蔗或甘蔗汁不得用于生产乙醇,而甘蔗糖生产的周期性使得糖蜜的供应规模有限且不稳定。而2018年后印度出台了新的生物燃料政策。乙醇生产原料范围进一步扩大,除了C型糖蜜外, B型糖蜜、甘蔗汁、糖、糖浆、碎粮(如小麦和碎米)等原料首次被允许用于乙醇生产。这极大释放了甘蔗的运用范围。糖制乙醇也降有效降低印度糖过剩量和出口压力,各邦政府也积极缩短糖厂生产乙醇的许可批复时间。印度的甘蔗压榨季节(11月至次年4月),糖厂可以安排150-160天压榨甘蔗以生产乙醇,期间储存来自其他糖厂的糖蜜用于接下来50-60天的生产,而另外的140-150天则安排使用从市场上采购来的谷物进行生产,即糖厂一年350天都可生产乙醇。
在2018/2019榨季糖厂向石油公司供应了近3亿升乙醇,这相当于消耗约30万吨糖。19/20榨季糖厂总共计划提供5.1亿升产自糖蜜与蔗汁的乙醇,这将导致糖产量减少50万吨。今年9月,北方邦也将新建糖厂,但不是用于生产糖而是将甘蔗汁用于与汽油混合的乙醇。该厂耗资45亿卢比,日压榨能力达到4000吨,在甘蔗供应淡季,每天可以加工约800吨谷物和1100-1200吨糖蜜。目前该糖厂建设工作正在进行中。后期,印度计划到2023年将乙醇汽油混合比例上调至20%,而目前全印度汽油中乙醇平均掺混比是接近8%。如果计划成功,这将刺激糖厂从蔗汁和糖浆中生产60亿升乙醇,糖产量可预计下滑600万吨以上水平。印度的糖产量将从每年最多 3300 万吨减少到 2700 万吨。由于目前消费量约为 2500 万吨,并且未来可能会增长,印度将不再是主要的生产过剩国和出口国。
5
总结与展望
综合来看,在能源价格坚挺的背景下,巴西与印度乙醇业的扩张未来将对国际糖业带来一定影响,巴西方面,当前含水乙醇与汽油比价跌破70%,燃料乙醇更受消费者欢迎。巴西22/23榨季进入4月即将开榨,新榨季下不能忽视能源价格带来新变化,在榨季全面开榨下,糖价对于能源价格敏感度相比非榨季时期更强。最新数据显示,当前含水乙醇无水乙醇折糖价超出11号糖价形成了相对的一定价格优势。甘蔗生产乙醇相对生产原糖利润会更好。每降低1个百分比的制糖比,糖产就会减少约81万吨。而印度方面,自2018年后新政策后,甘蔗制乙醇得到支持,2023年乙醇汽油混合比例上调至20%,对于糖产量带来巨大变动。这将极大降低了印度糖业库存压力,改变当前印度在全球糖类贸易形势,且未来印度甘蔗糖价也将易涨难跌。

p1.2.3为豪涵数据组原图,其中p2主页打码只打一半,可以清晰的分辨出艺人为童禹坤。我想知道sjz意义何在呢?为什么不打全,是故意讲矛头引向童家或者是童余/涵坤家吗?且此后澄清又将马赛克打上,是否为误人子弟
p3为豪涵所说的时间线,仔细看的话,发现毫无逻辑,事件阐述不全,再加上毫无截图,是否为造谣,我无从知晓
p4为豪涵超话大家的言论,句句提及ty,为什么毫无证据,便随意猜测,乱扣帽子,上面有时间线和昵称,大家可以去证实
p5-8此前豪涵家有对童禹坤进行言语辱骂,污蔑,我们并未追究。

最后,望大家可以根据事实合理判断,不要被人蒙上了眼睛,也不希望把此事闹大,对艺人造成影响,希望大家追星愉快。


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