固态、液态、超离子态……宇宙天体的“内心”到底什么样?#宇宙#

  实际上,与对其他天体核心的了解相比,我们对地球核心的认知还是很多的,地震学仍然是认识地核的主要手段,当然我们也可以通过高温高压的实验和计算模拟,对某些天体核心性质进行研究,但这个研究难度就大得多了。

  何宇 中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压重点实验室研究员

  地球是目前人类在宇宙中的唯一家园,我们对它足够了解吗?未必。我国科学家最新的研究成果表明,地球内核并非传统认知的固态,而是由固态铁和流动的轻元素组成的超离子态。

  日前,中国科学院地球化学研究所地球内部物质高温高压重点实验室研究员李和平、何宇与中国科学院外籍院士、北京高压科学研究中心毛河光等人组成的研究团队在《自然》刊发的论文颠覆了人们对地球核心的已有认知。

  超离子态是地球和行星科学研究中的新物态,因其特殊的性质引起了广泛关注。当人类探索的足迹不断迈向宇宙深处,我们不禁会问:超离子态会广泛存在于宇宙天体内部吗?这个发现对于我们研究地球和宇宙有什么意义?

  揭开地心的神秘面纱

  波涛汹涌的大海、耀眼的电闪雷鸣、摄人心魄的岩浆崩裂、巨大的蘑菇林……在法国作家凡尔纳笔下的《地心游记》中,地球内部是一个丰富多彩的奇幻世界。事实上,科学研究表明,地球内核并不是凡尔纳所想象的空心结构。

  地球的年龄大概46亿岁。科学技术的进步,使人类能够上天、入海,然而“入地”却仍然是困难重重。几千年来,没有任何人类的设备能够钻透地壳。受限于观测数据的匮乏,人们对于地球内核结构和性质的认知非常有限。

  地震学的发展使得人们可以利用地震波获得地球内部的信息。1936年,科学家通过观测分析地震纵波穿过地核时形成的影区,首次发现了地球内核的存在,人们根据纵波和横波数据的分析,确立了地球液态外核和固态内核的基本认知。

  当然,如果没有亲眼看到,我们无法确切地知道地球内核究竟是什么。不幸的是,向地球深处发射探测器是不可能的。这就是为什么此次研究人员在他们的最新研究中专注于计算机模拟。

  何宇说,地球内核的密度比纯铁要低,因而人们推测地球内核中存在某些轻元素。对于这些潜在的超离子态铁合金,前人做了大量的研究,但重元素与轻元素是以什么状态共存的还是个谜。为此,研究团队利用基于量子力学的分子动力学模拟,在地球核心的温度和压力下进行了计算模拟,表明地球内核并非传统认知的固态,而是由固态铁和流动的轻元素组成的超离子态。

  所谓的超离子态,介于固态和液态之间,在超离子态物质中一部分离子如液体一般快速运动,而另一部分离子如“骨架”一般固定。最新研究成果吸引了相关研究领域专家的关注,大家普遍认为这是非常重要的创新认识,对认知地球内核结构、乃至研究整个宇宙的天体内核结构非常重要。

  宇宙天体内核之谜待解

  茫茫宇宙,存在着大量的天体。一般来说,天体之间由于相互吸引和相互绕转的关系,可以被分为不同层级的天体系统,其中包含地球的天体系统从小到大分别是地月系统、太阳系、银河系、总星系和宇宙。

  目前人类对于地月系统、太阳系和银河系了解得相对多一些,而对于总星系和宇宙的了解则相对较少。那么不同类型的宇宙天体,其内核会是什么状态的?也会和地球一样是超离子态吗?对此,何宇解释,目前人类能直接探测的行星核心有限,已知的行星核心状态主要是液态和固态,有些天体甚至还不一定有内核;至于超离子态核心则更稀少,因为它要满足温度、压力以及组成物质等条件才能形成。

  不久前,南京大学物理学院教授孙建等人预言,巨行星内部存在超离子态硅—氧—氢化合物。

  长期以来,关于天王星和海王星等巨行星们内部物质存在很多争议,目前有冰巨星和岩石巨星两类行星模型。冰巨星模型可以解释天王星和海王星的磁场,而磁场与行星内核紧密相关,但这种模型不能解释所有对它们的观测数据,如行星大气中的氕氘比例。岩石巨星模型则可以解释氕氘比例,并且其冰岩比例与柯伊伯带天体相近,更容易解释行星的起源问题,但是缺少导电物质来解释行星磁场。此外,天王星与海王星核幔边界的结构也是一个长期存在的问题。一般认为,天王星与海王星的地幔主要由水、氨和甲烷组成,核心为石质,主要成分为二氧化硅。目前尚不清楚,二者在核幔交界处是有清晰的边界还是渐变的过渡区。

  孙建等人利用晶体结构搜索和第一性原理计算等方法预言了多种硅—氧—氢化合物,并发现其中的二氧化硅—水与二氧化硅—氢两种化合物的超离子态范围,正好符合天王星与海王星核幔边界附近的温度压强条件。研究表明,硅—氧—氢化合物的超离子相可能是天王星与海王星内部的重要组成部分。

  人类研究天体核心的脚步从未停歇

  “实际上,与对其他天体核心的了解相比,我们对地球核心的认知还是很多的,地震学仍然是认识地核的主要手段,当然我们也可以通过高温高压的实验和计算模拟,对某些天体核心性质进行研究,但这个研究难度就大得多了。”何宇说,尽管难度很大,但人类没有停止过探索的脚步。

  开普勒天文望远镜的观测数据表明,类地行星在宇宙中十分普遍。由于它们距离地球过于遥远,对它们进行研究难度非常大。金星虽然是人类探索的第一颗太阳系内行星,但由于金星登陆难度太大,科学家便转移了目标,转而探索火星。

  事实上,火星的直径只有地球的一半,体积只有地球的15%,引力也只有地球的38%,而且火星已经处于太阳系宜居带的边缘。因此,研究火星有助于人类预测类地行星的成分和大气层。

  何宇表示,美国国家航空航天局的“洞察号”火星探测器收集到了经过火星内核的火星地震信号,这是人类首次探测到地外行星核。不过由于数据量不足,科学家还是不能确定,火星是否有个固态的内核。

  2018年,“洞察号”在火星表面成功着陆,并于2019年4月首次探测到火星地震。与地球上发生的地震相比,火星震动强度显得微不足道,但每次火星震动都能揭示火星内部构造,通过研究地震波如何穿过行星的不同层,科学家可以推断不同层的深度和组成。从某种意义上来说,火星震动相当于给火星拍摄了一张X光片,科学家可以通过研究火星地幔和地核之间的深边界反射的地震波,来测量火星地核的大小。

  何宇表示,今年美国国家航空航天局将开启对灵神星的探索之旅,这个小行星非常特别,主要由铁镍合金组成,可能是早期行星的核心残骸,“这次探索将确定它是否是行星核心,这对于我们认知地球以及其他行星的核心十分重要。”

  来源:科技日报

amh0.3,4次取卵只有2枚胚胎,我离三代成功还有多远?
人生灰暗的日子里,这里给了我安慰和鼓励。现如今我的孕期已经到了33周,一路产检都很顺利。我想来用自己的亲身经历来鼓励那些在黑暗日子里挣扎的朋友们。

我今年33岁,在我31岁的时候我做了双侧巧克力囊肿核除手术,术后被诊断为子宫内膜异位症3期,术后左侧卵巢所剩无几,右侧也只剩下部分,术后打了三个月的GnRH针,停药恢复月经后做检查,当时的AMH只有0.3,双侧卵巢一共能看见1到2个窦卵泡。

从未怀过孕的我得知这个消息如同晴天霹雳,所有的大夫都告诉我赶快备孕,说我成功怀孕的几率很小很小。如果试3个月不好使,就赶快做试管。

就这样,在我32岁生日刚过完之后,我走上了三代试管之路。

2019年6月我做了第一次一代试管,由于我的卵巢储备功能几尽衰竭,大夫为我选择了微刺激方案,希望可以一次帮我取到至少两个卵子,但是事不尽人愿,通过了微刺激,我也只有一个卵泡发育,就这样,取了一个卵,结果第三天,医院通知这个卵异常受精了。一阵哭泣之后让我感觉这条路真的很艰难。

这次促排之后我的卵巢还长出了3个很大的囊肿,amh也下降到了0.27。经过了3个月的调理,大囊肿都被慢慢吸收了,月经周期在这个过程中逐渐缩短,我越来越恐惧。

2019年10月我第二次走进医院,大夫根据我上一次的情况,为我选择了自然周期取卵的三代试管方案。自然周期的取卵时间对大夫要求极高,需要精准的判断卵泡的成熟度,取早了未成熟,取晚了卵子就排出去了。

经过半个月的监测,我在局麻的情况下进行了第二次取卵手术,在手术台上,医生抱歉的告诉我,没有取到卵。我不想自己的脆弱被看出来,故作坚强的说“没关系,大夫,我下次再来。”可是当我被推出手术室的时候,那根脆弱的神经就再也崩不住了,见到老公眼泪止不住的流下来。我想试管的过程,艰难的并不是身体上承受的那些打针和手术的疼痛,而是心理的不断崩塌和重塑过程。

这一次过后,我倍受打击,我的信心几乎全部没有了,我对老公说,我不想再做了。取卵对于我来说都这么难,形成优质胚胎的概率之后30%,移植成功的概率也只有30%的成功率,按照这个方法推算,我距离成功真是太远太远了。

老公是个平时话不多的人,他只是鼓励我,卵不在于多,有一个质量好的,我们就可以有一个健康的宝宝。他希望我可以勇敢一些,坚定信念。但是他也心疼我说你不愿意再做的话,我们就先不做了。

他不理解我为什么每次失败都哭得那么伤心,他觉得这个事就是个平常的事情,有时间的时候就来医院看看,成不成的尽力就好。他说有没有孩子他都可以接受,无非就是两种生活方式而已,没有人能说清,哪种才是人生的最优答案,两种人生也都会有遗憾。可能也是他的这种不悲不喜,一切看得很淡的态度,让我卸去了一点点压力。我决定不管怎样,我都不应该让自己整日活着阴郁之中。那之后我再也没关注这件事,我觉得没有孩子,我也该过的精彩。

11月份,老公带我去海南玩了一圈,心情好多了。转过年来2020全国疫情爆发,我俩在家呆的无聊,买了健身环,疫情期间就在家减肥健身,天天自己做点好吃的,早起早睡得,一晃半年没有去过医院关注这件事了,心情好多了。这期间我减重了18斤,他减重了40斤。真是成绩斐然。

3月份开始我吃了几个疗程的中药,也做了一些中医的传统疗法项目,针灸,雷火灸,督灸等,希望可以改善自己的痛经和卵巢的功能。5月份,全社会都开始复工复产,我觉得自己状态好多了,就在月经基础期的时候去做彩超看看自己的窦卵泡数量,大夫说比之前好多了,能有4到5个卵泡吧。我挺开心的,但是也没有抱太大希望,合计半年没做过了,春暖花开的,我就去再试一试吧。人的心情可能就是这样,当你不期待了的时候,往往也不会有失望了。

2020年5月,我的第三轮试管方案开始了,又是三代代微刺激方案。可能大夫觉得我这次的窦卵泡多,还是希望通过微刺激多给我取一些卵,增加成功的概率吧。可是事情并没有如期待的那样圆满,只有一个卵泡发育的比较良好,剩下还有一个卵泡也长大了,但是大小稍微的有点不合适。取卵当天,大夫帮我把这两个卵都取出来了。几天后得到好消息说有一个卵子形成了10细胞的优质胚胎,达到了可以移植的标准。这对我来说无疑是天大的好消息。

大夫看了我的子宫条件又有了些犹豫,我有轻微的子宫腺肌症,子宫后壁还有一个3厘米的子宫肌瘤,内膜回声局部还不均匀,怕是还有子宫息肉。大夫说你取卵这么不容易,保险起见,我们这个周期不移植了,先把胚胎冻起来,下个月做个宫腔镜检查完再移植吧。感觉是上天给了我一丝希望后又要把我打回原型。不过此时的我心态已经好很多了。尽我所能,一切随缘,就是我的态度。

6月份我又出现在诊室,准备做宫腔镜检查,大夫做彩超的时候说,这个月的卵泡发育的不错,也没有因为上个月的微刺激长出卵巢囊肿,她让我自己定夺这个周期是想取卵还是想做宫腔镜检查,因为两个手术是不可以同时操作的。我告诉大夫,既然这样,我就取卵吧,毕竟取卵对于我说是大难题。于是大夫这次又选择了自然周期取卵的三代方法,顺利的取到一个卵并且培养成了8细胞的优质胚胎。

几天后我去做彩超复查,大夫又看了我这个周期的子宫内膜情况,感觉也还可以。“大夫对我说,我们都看了一年了,还一次都没尝试过移植呢,你现在有两个优质胚胎了,要不我们先不做宫腔镜了,试一次看看,不成功的话,我们也还剩一个胚胎呢?你觉得怎么样?”这对于我来说真是意外的惊喜,我毫不犹豫的选择了直接移植,我想即使不成功,我也是向前迈了一大步,应该尝试一下。

万万没想到的是,14天之后,我怀孕了。我恍恍惚惚的觉得天使降临了,原来天上的宝宝在选妈妈的时候并没有放弃我。 然后的然后就是现在孕33周的我了,目前一路顺利,希望1个多月后,我和我的天使宝贝见面的时候,两个都是好好的!

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