本文报道了两项重要的科研成果。第一项是关于南京大学地球科学与工程学院等科研机构在顶级学术期刊 Science 上发表的重要研究成果，该研究表明建立了早期地球化石大数据，揭示了地球约15亿年的高精度生物多样性演化历史。第二项是中国科学院地质与地球物理研究团队在国际学术期刊《自然》上的研究成果，该研究基于嫦娥六号从月球背面带回的玄武岩样品，揭示了月球磁场强度在约28亿年前可能经历了反弹的惊人发现。
耗时六年创建全球最大早期地球古生物地层数据库，结合超算和人工智能，揭示了真核生物的出现和演化，以及多次生物大辐射和大灭绝事件。
这一发现挑战了科学界此前的认知，并为月球磁场演化提供了关键锚点。研究还探讨了月球发电机的可能能量来源，包括基底岩浆洋模型和进动发电机模型等。
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2024年12月20日，南京大学地球科学与工程学院唐卿研究员和沈树忠院士等联合中外多家科研单位在顶级学术期刊Science上以长文形式发表重要研究成果。该研究通过建立早期地球化石大数据，利用超算和人工智能等分析方法首次绘制了地球从20到5亿年前，约15亿年的高精度生物多样性演化历史，揭示了地球上的早期生命是通过漫长的演化历程，经历多次大辐射和大灭绝事件后，最终演化出约5亿年前的复杂生态系统。该研究填补了关于早期地球生物多样性宏演化的空白，为阐明早期地球生命起源和演化规律、探索地外生命是否存在以及宜居地球的可持续发展提供重要的理论基础和借鉴。
化石是生命演化的直接证据。早期地球阶段，真核生物的出现和演化是关键科学问题。研究团队耗时六年，创建了全球最大的早期地球古生物地层数据库，并结合超算和人工智能，建立了早期地球高精度生物多样性曲线。研究发现，真核生物化石约17亿年前首次出现，多样性稳定增长。约7.2亿年前，全球性大冰期打断了生命演化，冰期结束后，物种多样性迅速增加，发生了多次生物大辐射和大灭绝事件。约6.35到5.8亿年前发生了生物大辐射，随后发生了第一次大灭绝，导致带刺微体生物大量灭绝。此后，宏体生物（包括动物）快速辐射，但在埃迪卡拉纪末遭遇了两次多样性下降，代表动物演化史上最早的两次大灭绝事件。这项研究定量揭示了早期地球15亿年的生命演化历程，勾画了复杂生命的起源、辐射、灭绝和现代生态系统的形成。研究显示，极端气候事件如雪球地球会阻止生物圈演化，导致大灭绝。大冰期结束后，温度回暖和氧含量升高促成了新一轮生物大辐射，表明生命演化是长期滞缓与快速辐射交替发展的。这项研究为探索地外生命和评估地球未来宜居性提供了重要参考。多位Science审稿人评价：该研究终于带来了长期缺失的早期地球高精度生物多样性演化曲线；该曲线揭示的真核生物大辐射和大灭绝事件将激发一大波探索早期地球生命与环境协同演化的热潮。
此项研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委以及国际大科学计划——“深时数字地球”（DDE）等项目的支持。
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早期地球高精度生物多样性曲线
论文链接：Tang, Q.*, Zheng, W., Zhang, S., Fan, J., Riedman, L.A., Hou, X., Muscente, A.D., Bykova, N., Sadler, P.M., Wang, X., Zhang, F., Yuan, X., Zhou, C., Wan, B., Pang, K.*, Ouyang, Q., McKenzie, N.R., Zhao, G., Shen, S.*, Xiao, S.* 2024. Quantifying the global biodiversity of Proterozoic eukaryotes. Science, 386: eadm9137.www.science.org/doi/10.1126/science.adm91372024年12月19日，中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队近日在国际学术期刊《自然》上发表了一项重大研究成果，该成果基于嫦娥六号从月球背面带回的玄武岩样品，揭示了月球磁场强度在约28亿年前可能经历了反弹的惊人发现。这一发现挑战了科学界此前的普遍认知，即月球磁场在约31亿年前急剧下降并长期处于低能量状态。![]()
地球的液态外核中的导电流体运动产生的磁场，被称为“磁场发电机”，它为地球提供了屏蔽宇宙射线的保护伞，守护着地球的大气和水资源。月球也曾拥有类似的磁场发电机，但其演化历程一直是个谜。卫星观测和月表实测结果显示，现今月球已无全球偶极磁场，而月壳的大规模磁化表明月球可能曾有过发电机磁场或撞击磁场。此前的科学研究表明，月球在42亿至35亿年前存在一个相对活跃的发电机，强度可达几十微特；约31亿年前磁场强度下降了一个数量级，维持在几微特的强度；15至10亿年前强度再次下降，并最终在距今10亿年后的某个时刻月球发电机完全停止。然而，嫦娥六号的研究成果显示，月球磁场在约31亿年前第一次显著下降后很可能发生了反弹，这一发现为30至20亿年间月球磁场演化的数据空窗期提供了关键锚点。嫦娥六号玄武岩样品的古磁场强度研究结果表明，月球磁场在28亿年前可能经历了反弹，强度范围约为5至21微特，中值为约13微特。这一发现不仅填补了月球古磁场记录中长达十亿年的空白，还首次提供了来自月球背面的古磁场测量结果，为人们对月球磁场的新认识作出了重大贡献。研究团队还探讨了月球发电机的可能能量来源，包括基底岩浆洋模型和进动发电机模型，以及核结晶等其他机制。尽管模型参数存在较大不确定性，但嫦娥六号记录的古强度与基底岩浆洋模型产生的场强最为一致，表明月球发电机的主要能量来源可能发生了变化或初始驱动机制再次增强。这项研究不仅为我们提供了关于月球磁场演化的新视角，也为未来的月球探测任务提供了重要的参考，特别是在寻找可能的磁场倒转方面。随着对月球背面古磁场信息的进一步研究，我们有望揭开更多关于月球内部结构、热历史以及表面环境演化的奥秘。研究成果发表于国际学术期刊Nature（蔡书慧*，祁锴贤，杨赛红，房洁，石平原，沈中山，章敏，秦华峰，张驰，李晓光，陈芳芳，陈意，李金华，贺怀宇，邓成龙，李春来，潘永信，朱日祥. A reinforced lunar dynamo recorded by Chang'e-6 farside basalt [J]. Nature, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-08526-2.）。研究受国家自然科学基金委 （42241101, 42388101, 42488201）、中国科学院先导B（XDB 1180000, XDB 0710000）和研究所重点部署 （IGGCAS-202401） 项目共同资助。本文来源：南京大学地球科学与工程学院和中国科学院地质与地球物理研究所官网，本文版权归原作者所有，本文旨在分享优秀科研成果，文章推送时未能及时与原作者取得联系，若来源标注错误或侵犯到您的权益烦请告知，我们将立即删除。更多详情和引用，请参考原文链接：
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