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来自粤港澳大湾区的多位科学家分享他们的科研故事

这些科学知识,你知道多少?

陈鸣分享了他“漫山遍野找石头”的“寻坑之旅”。
罗世孝分享他解开八角“红娘”奥秘的故事。
樊天慧分享他如何实现我国漂浮式风电零的突破的故事。
傅一程分享她如何构建无障碍城市的故事。

  漫山遍野找石头为陨石坑“正名”、彻夜蹲守为八角寻找“红娘”……日前,由广州市科技局主办、广州物联网研究院和广东科学中心承办的2022年广州科技活动周暨格致论道·湾区第17期在广州举办。本期讲坛以“刷新了!认知”为主题,邀请来自粤港澳大湾区的多位嘉宾,分享了他们打破认知壁垒、把不可能变为可能的科研故事。  文、图/广州日报全媒体记者方晴

  为什么中国只有2个陨石坑获国际认可?

  目前地球上被发现的陨石坑大约为200个。中国地域辽阔,却只有2个陨石坑获国际认可,这是为什么?中国科学院广州地球化学研究所研究员陈鸣讲解了陨石坑的“诊断标准”,并分享了他“漫山遍野找石头”的“寻坑之旅”。

  “实际上绝大部分陨石坑看起来并不像坑。”陈鸣表示,板块构造运动、造山运动、冰川运动、风化剥蚀现象、沉积掩埋现象,都可以导致地球表面陨石坑受到破坏、侵蚀。此外,中国地域的岩层比较“年轻”,地形复杂,造山带占了国土面积的五分之三,在强烈的地质作用下,陨石坑很容易受到破坏或被掩埋,加大陨石坑的寻找难度。

  一般的陨石坑形态是圆的,但在地球上,并非所有环形坑都是陨石坑,也并非所有的陨石坑都有陨石。这是因为星球撞击能量非常大,一般会使得陨石在撞击瞬间发生破碎、熔融与气化,即使有少量碎片残存,但它们也会在漫长的地质岁月中,受物理和化学风化作用而不复存在或难以寻找,所以绝大部分陨石坑里是找不到陨石的。

  怎么找陨石坑?“我们只有一个途径,就是漫山遍野找石头,找那些受过强烈撞击的石头。”陈鸣解释,目前国际上认可的陨石坑关键鉴定指标是“岩石和矿物的冲击变质证据”,这个证据也被称为“指纹证据”。当小行星以超高速撞击地表时,岩石会在高温和超高压下发生物理和化学的变化,产生超高压矿物、击变玻璃等物质,这种冲击波效应是陨石坑特有的。

  陈鸣把15年时间都用在了寻找陨石坑上,他说:“我们一谈宇宙,往往会说那是宇航员的事。实际上,地球上的陨石坑与火星、月球上的陨石坑地质现象是一样的。如果我们能在身边找到陨石坑,就可以‘站在地球看星球’。国外的很多陨石坑都被开发成博物馆,我们中国这两个陨石坑也是非常理想的天然博物馆地址。”

  为什么八角难以在原产地外大面积种植?

  为什么在上百年的时间里,八角都不能在广西原产地以外大面积种植?为解开这个奥秘,中国科学院华南植物园研究员罗世孝彻夜蹲守八角开花,找到了为其传粉的“红娘”——不是人们熟悉的蜜蜂,而是一种蚊子。

  罗世孝找到八角“红娘”的故事既艰辛又有趣。红花八角的花期在每年3月底到4月中这短短的时间之内,其间,他和师弟一直没有看到真正的访花昆虫。当时罗世孝有一个去海南出差的行程,他们就把已经开过的花采集到密封袋里面带回实验室,由于行程匆忙,这一袋子花就被放在办公桌上。回来后,罗世孝发现密封袋里除了花,还有很多类似蛆一样的幼虫,就丢到垃圾桶里。

  刚丢掉不久,罗世孝转念想:“那么多的幼虫不应该在办公室里生成,有可能是在采花的时候,就有虫子在花里面产卵。”他连忙跑去垃圾桶把一袋子花捡回来,放在解剖镜下观察,发现幼虫结构、形态基本上一致。带上5公斤的解剖镜箱子,罗世孝跑到山上的实验地点,采花后立刻在解剖镜下观察,发现确实有虫卵在花里。

  随后,罗世孝在长期野外观察中发现,一种松脂瘿蚊会循着特有的花香来访问八角的花,并把卵产在花中,而松脂瘿蚊也会通过身上蘸取的花粉来为植物完成授粉。授粉之后,花柱会合拢形成一个天然繁育幼虫的温室,加速虫卵孵化。虫卵孵化后,原本不产花蜜的花会出现许多分泌物,这些分泌物为幼虫提供了营养,帮助松脂瘿蚊完成育儿的过程。八角和松脂瘿蚊之间就形成了“你为我传粉,我为你育儿”的互利共生关系。

  提及研究意义,罗世孝说,“研究传粉昆虫,可能会促进一种新型水果从野生到驯化的大发展,提升人们对野生资源利用的认识。同时,我们需要保护传粉昆虫,让更多人关注并保护生物多样性。”

  如何实现漂浮式风电在海上“打太极”?

  华南理工大学船舶与海洋工程系副主任樊天慧以及团队参与研发了我国首个海上漂浮式风力发电系统装备“三峡引领号”,实现了我国漂浮式风电零的突破。这台漂浮式海上风电坐落于广东阳江,每台每小时满负荷发电量可达5500度,每年可为3万个家庭提供绿色清洁能源,预计每年可减少二氧化碳排放约20000吨,这将大大缓解大湾区居民用电紧张的问题。

  逐浪深海并非易事,如果说直接插入海里的固定式海上风电是修建了“金钟罩”,那么锚泊线连接海底的漂浮式风电修炼则是在“打太极”。樊天慧解释,漂浮式结构由一个漂浮的浮体撑起了风车和浮体本身自己的重量,然后用锚泊系统,即几条大绳子连接到海里。“整体系统是非常柔的。波浪过来了,我的浮体就摇一摇;风吹过来的时候,弹簧在几条大绳子的牵引下动一动,以自身运动来抵抗外部的风和波浪力的作用,相当于修炼的是太极功夫,讲究的是卸力。”

  那么,如何实现漂浮式风电在海上“打太极”?关键是锚泊系统,找到一条软硬适中的大绳子,能像弹簧一样约束着浮体运动。太软,平台漂移吹出去的距离就越远,可能会破坏电缆;太硬,相当于没有弹簧卸力的作用。“虽然我们把它想象成一个弹簧,但是它不是一个真正的弹簧,它是一个非常复杂的系统。绳子的长度、形状、布置方式,包括它的材质、重量乃至直径都对整体绳子的软硬有非常大的影响。”

  为此,樊天慧及团队自主研发了锚泊设计软件,只需确定需求和目标,就能够自动设计出适合施工建设的锚泊线,“寻找一条好的大绳子的设计”。这项技术填补了本领域的空白,一定程度上打破了国外垄断的局面。据了解,“三峡引领号”项目研发的自主化率超过95%,填补了我国漂浮式海上风电系统装备研制的空白。

  “漂浮式海上风电是我国风能资源开发走向深远海的必由之路。目前国内漂浮式海上风电建设还处于探索和示范阶段,希望更多的人积极投身到海上风电行业,把不可能变成可能。”樊天慧说。

  无障碍城市怎么建?

  我国总共有8500万残障人士;同时,60岁以上的老年人超过2.53亿,我国已进入老龄化社会。无论是为了满足残障人士生活需求,还是为适老化社会做准备,都需要建立一个全民全龄的无障碍城市。

  中国城市规划设计研究院深圳分院城市规划师傅一程及团队就负责了深圳市无障碍城市专项规划。他们对194个样本地块进行评估,发现很多地区的无障碍出行环境都存在着盲道不连续、设计不规范等严重问题。为此,他们绘出了“无障碍设施”一图一表,作为强化无障碍城市全面建设的指引工具。

  除了解决城市出行障碍,社区内无障碍也同样重要。傅一程提到,残障人士85%的时间是在社区内度过的,实现社区内无障碍是解决残障人士出行的第一步。傅一程及团队走访社区,认真听取居民意见,推动公众参与设计无障碍改造。从停车场改造到社区内康复、托养、庇护改造,再到自闭症儿童特殊教育学校,她和她的团队致力于推动无障碍服务朝“医养学业娱”方向全面发展。

  傅一程还提到,“无障碍要解决的不只是特殊人群出行的问题,而是面向全民全龄全社会的问题。”

 
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