震惊：我们居然不是地球上第一个会用火的物种？| 一周趣科学vol.86

我们不是地球上第一个会用火的物种

决定“人猿相揖别”的关键之一，在于人类掌握了用火的能力。近日，发表在《自然》杂志上的一篇文章报道了目前已知最古老的用火证据。研究发现，人类40万年就驾驭了火种——不过掌握这一能力的并不是我们智人。

科学家在英国萨福克郡巴纳姆附近的一处遗址挖掘了近二十年，在一众动物化石中，他们发现了两块黄铁矿碎片，以及各种形态的燧石工具。经鉴定，留下这一遗址的人类活动在距今40万年前。

遗址中的燧石并非随机分布，而是成片地散布在各处。这些燧石呈红色且有裂纹，表明它们曾被强烈加热。对沉积物的分析进一步表明，这里曾发生过多次燃烧。这些发现构成了人类历史上最早的用火证据，在这之前找到的用火痕迹仅能追溯到5万年前。

用燧石敲击黄铁矿结核会产生火花，这些火花可以用来生火。人类由此掌握了制造和控制火的能力，这是人类进化史上的一个重要里程碑。火不仅是抵御狮子和狼等掠食者、在寒冷夜晚取暖的关键，也从根本上改变了人类的社会行为。

研究者表示，火是温暖的来源，更是人类社会化进程中的重要催化剂。篝火为人类提供了聚集、交流、学习和传授知识的好地方。这或许可以解释，为什么在篝火周围会发现成堆的废弃燧石碎片，就好像有人曾围坐在篝火旁，在摇曳的火光中制作工具。

40万年前，我们智人的祖先仍在探索怎样走出非洲，因此这些用火的先民显然并非智人。研究者认为这里的用火者可能是早期尼安德特人，但这一判断仍有待进一步研究确认。

也许，当我们的祖先穿越大地，探索新大陆时，他们会看到地平线上飘来的缕缕青烟，也会遇到其他人类留下的、尚有余温的篝火。他们究竟如何解读这些迹象，已无从知晓，但可以确定的是，我们远非先驱，或许只是沿着前人的足迹前行。

用燧石敲击黄铁矿产生火花

（图片来源：大英博物馆理事会）

课代表总结：燎原之势，起于微末。

参考文献：

Davis, R., Hatch, M., Hoare, S. et al. Earliest evidence of making fire. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09855-6

小行星上的生命原料

想象一下，在浩瀚的太阳系中，存在着一些巨大的“太空调味瓶”，它们不断向早期的地球撒下构成生命的各种基本原料。

最近，科学家们从一颗名为贝努的小行星上取回的样本中，不仅确认了这些构成生命的原料的存在，还发现了一个更令人兴奋的秘密。

2023年，NASA的OSIRIS-REx探测器成功地将贝努小行星的样本带回地球。与坠落地球后受到污染的石陨石不同，这些样本是未被地球环境改变的纯品，因此其研究结果会更加可信。科学家们如同对待珍宝一般，在高度洁净的实验室里对其中的有机分子进行了精细分析。

科学家们在样本中发现了构成我们生命蓝图的关键组成部分：多种用于合成蛋白质的氨基酸，以及全部五种构成RNA和DNA的碱基（如腺嘌呤、鸟嘌呤等）。这就像是在一个外星仓库里，找到了建造生命大厦所需的大部分标准砖块。

而最引人注目的新发现，是一种名为色氨酸的氨基酸。色氨酸对生命至关重要，其结构复杂且不稳定，此前从未在任何地外样本中被检测到，就连我们人体自己都不能制造这种氨基酸，只能靠食物补充。

此次在贝努样本中捕捉到它的踪迹，暗示着小行星上可能存在着我们之前未知的、能够合成复杂有机分子的化学反应。这也提醒我们，在未来的外星生命探测中，不能简单地将色氨酸视为生命存在的证据，因为它也可能通过非生物过程产生。

更有趣的发现来自于对贝努身世的解读。贝努本身是一个由碎片聚集而成的碎石堆，这些碎片源自一个更古老的、富含水和冰的母天体。研究人员没有将样本混在一起分析，而是像地质学家区分不同岩层一样，挑选出几种不同类型的石头分别进行检测。

结果发现，这些来自母天体不同区域的石块，其内部的有机分子种类差异显著。有的石头含有多种氨基酸，而有的则相对贫乏。同时，那些被称为多环芳烃的复杂碳分子结构，也呈现出不同程度的加工痕迹。

这些证据都指向一个结论：贝努的母天体内部并非一个均匀的大水池，而更像一个拥有多个车间的复杂化工厂。每个车间因为温度、压力或水岩反应持续时间的不同，产生了略有差异的有机分子混合物。

这项研究极大地拓展了我们的认知。它表明，像贝努这样的碳质小行星，不仅是简单搬运星际原始物质的快递员，其内部活跃的水环境本身，就是一个能制造出多种生命前化学物质的工厂。

这些成分各异的小行星撞击早期地球的过程中，或许为生命的诞生提供了更加多样化和复杂的原料基础。

通过解读这颗遥远的小行星，我们离解开生命起源之谜又近了一步。宇宙或许早已为生命的出现准备了远比我们想象中更丰富的可能性。

贝努小行星岩石样品 （图片来源：NASA）

课代表总结：抽查时间：另外七种人体必须氨基酸是啥？评论区见！

参考文献：

https://doi.org/10.1073/iti4925122

植物“废柴”变身高效电解水催化剂

迈向清洁能源的未来，氢气被视为关键的绿色燃料。但通过电解水大规模制氢，始终受限于一个瓶颈环节——氧析出反应效率低下，且依赖昂贵的贵金属催化剂。如今，沈阳农业大学的科研人员独辟蹊径，从常见的植物废料中炼出了一种高性能催化剂，为低成本、可持续的制氢技术打开了新大门。

这项突破性研究的核心材料，来源于木质素。它是造纸和生物炼制工业中大量产生的副产品，通常被当作低值燃料焚烧。研究人员先将木质素制成极细的碳纤维，构建出立体网络骨架，再将氧化镍与氧化铁纳米颗粒精准嵌入其中，最终合成了一种名为“镍铁氧化物负载木质素碳纤维”的新型催化剂。

如果将这种催化剂的微观结构想象为一个精心规划的城市交通枢纽，那么木质素衍生的氮掺杂碳纤维，便构成了纵横交错、导电性极佳的高架路网，确保电荷的快速传输。

而均匀分布的镍、铁氧化物纳米颗粒，则像分布在枢纽关键位置的立交桥与转换站。二者接触形成的异质界面，能极大地促进水分子在电解过程中解离、重组并释放出氧气。

这种钢筋水泥般的复合结构，不仅防止了活性颗粒在反应中团聚失效，还暴露了更多反应位点，从而实现了效率与稳定性的双重提升。

实验数据也证明了它的卓越性能。在电解水制氢的关键测试中，这种生物质催化剂的效能已接近一些贵金属基准材料，并能在高负荷下持续稳定工作超过50小时。

理论计算与显微分析进一步揭示，镍铁氧化物界面间的电子协同作用，正是催化效率提升的微观关键。

这项研究的深远意义在于，它将取之不尽的可再生生物废料，转化为了尖端能源技术的核心材料。这不仅仅是用廉价材料替代昂贵金属的成本优化，更是一场从源头实现变废为宝的绿色革新。它为大规模电解水制氢提供了一条切实可行、环境友好的新材料路径，有望显著降低未来绿氢的生产成本。

从植物废料到氢能加速器，这项研究展示了一个诱人的未来图景：我们或许能依靠来自森林与农田的可再生碳骨架，构筑起清洁能源的基石，最终驱动一个真正可持续的循环世界。

木质素衍生碳纤维负载NiO/Fe3O4以促进析氧反应

（图片来源：参考文献）

课代表总结：“废柴”的华丽转身！

参考文献：

Xuezhi Zeng, Yutao Pan, Yi Qi, Yanlin Qin, Xueqing Qiu. Lignin-derived carbon fibers loaded with NiO/Fe3O4 to promote oxygen evolution reaction. Biochar X, 27 November 2025

地球内核：固态铁中的流动舞会

在我们脚下约五千公里深处，地球最中心的内核，长久以来被想象成一个巨大而致密的固态金属球。然而，科学家新近发现，地球的内核可能存在一种奇特的超离子态，其中碳原子如同流动的舞者，在固态铁的框架中自由穿梭。

地球内核承受着超过330万个大气压的压力，温度接近太阳表面。在这种极端环境下，铁与轻元素（如碳）形成的合金展现出不可思议的特性。传统观点认为，在如此高压下，物质必定变得极为坚硬。然而，地震波观测却显示内核异常柔软，其特征更接近黄油而非钢铁。这个矛盾困扰了学界多年。

最近发表在《国家科学评论》上的一项研究解开了谜题。由中国科学院地球化学研究所和四川大学联合组成的团队通过实验证明，在地核条件下，铁碳合金会进入超离子态。在这一状态下，碳原子获得极高的迁移率，能够在铁原子构成的晶格中快速扩散，而铁原子自身仍保持有序的固态排列。

这一结构就像一个热闹的广场舞现场：铁原子彼此挽手，构成了稳定的队形框架；而碳原子则如灵动的舞者，在铁原子的队列间流畅穿梭。这种结构使得材料在整体上维持固态的同时，又具备类似液体的柔软特性。

为了验证这一猜想，研究团队使用了动态冲击压缩平台，将铁碳样品加速至每秒7公里，瞬间产生高达140吉帕的压力与约2600开尔文的温度，精准模拟了内核环境。原位声速测量与分子动力学模拟一致表明，在这一条件下，材料的剪切波速度显著下降，泊松比急剧上升，与地震观测数据完美吻合。

这一发现的意义远超解释地震波异常。内核中轻元素的流动可能是地震波方向性差异的原因，更重要的是，它可能为地球磁场提供了一类此前被忽视的能量机制。除了传统认为的热对流与成分对流外，轻元素的这种类流体扩散，也可能持续为地球的磁力引擎注入能量。

这项研究标志着我们对地球核心的认识范式正在发生转变——从一个静态的刚性球体，转变为一个动态的、半流质的超离子核心。这一认知革新不仅适用于地球，也将帮助科学家重新推演其他岩石行星乃至系外行星的磁性与热演化历史。地球最深处的秘密，正随着原子尺度的舞步，逐渐向我们展现。

科学家发现，地球内核的行为类似于超离子固体，这一突破解释了奇异的地震信号，并为地球磁场的形成机制提供了新的见解。（图片来源：Wikipedia）

课代表总结：人类对脚下星球的内核仍有许多未知。

参考文献：

Yuqian Huang, Yu He, Youjun Zhang, Jun Li, Long Hao, Bo Gan, Gang Jiang, Qiang Wu, Ho-kwang Mao. Experimental evidence for superionic Fe–C alloy revealed by shear softening in Earth’s inner core. National Science Review, 2025; 12 (11) DOI: 10.1093/nsr/nwaf419

牧心，科普作者。