为了能在晚上晒太阳，他们在卫星上装了大镜子……｜环境小喇叭

大家好，这里是环境小喇叭栏目的第17期。这一期，我们为大家搜罗了以下值得一看的环境研究和新闻：

1）“人造阳光”：晚上也能晒太阳

2）把“空调”穿在身上

3）紫细菌，环保塑料的加工厂

4）空气污染会加剧雷暴天气出现

5）天气太热，树木自断手臂？

“人造阳光”：晚上也能晒太阳

最近，初创公司Reflect Orbital因为一条神奇的视频受到热议。在视频里，只要在手机上定位自己想要照亮的地方，再点击“申请阳光”，本来是黑夜也变成白天了。

哪里想亮点哪里｜@colecallina/X

“人造阳光”的灵感来源于一个科普视频，其中提到德国太阳能发电板平均单位面积接收的太阳光只有撒哈拉地区的1/3，远不能满足德国发电需求。

于是，公司创始人本·诺瓦克（Ben Nowack）设想，能否像国家电网一样，建立一个大型的光网呢？他一开始想在地面设立大型的镜子，将光反射到激光束真空管中，这些真空管如同电线一般遍布各地，进而将阳光输送到各个地方，供人们随时使用。

然而，这种方式有着高昂的经济成本。诺瓦克转向了另一个思路：直接给人造卫星装上巨大的反光镜，用卫星来反射和传输阳光。为此，诺瓦克自行设计了一款准直器，它可以将发散的光线聚拢成光束，并能被做成面积很大的器件。

本·诺瓦克设计的准直器含有大量抛物线凹槽｜Ben Nowack

今年3月，诺瓦克在热气球上完成了“人造阳光”装置的初步测试，反射光成功被地面的太阳能发电板接收到。下一步就是把装置安到真正的卫星上，来验证该设计的成效。

Reflect Orbital也开启了“人造阳光”服务的预约，该服务一次可照明4分钟，范围直径5千米，预计将在2025年第四季度开始陆续交付。

不过，“人造阳光”也引发了担忧——夜间阳光可能会对照亮地区周围的生物造成负面影响。

把“空调”穿在身上

香港理工大学寿大华及其团队研发出首款自适应高温的服装，并将研究成果发表在了《先进材料》（Advanced Materials）上。在高温环境中，这款衣服能自动适应温度变化，让人感觉到舒适。

热防护服的设计受到了自然界动物——鸽子的启发。鸽子对温度变化有着一套自适应机制。当温度下降时，鸽子会让羽毛蓬松起来，增加空气层，从而增加热阻。热阻增加之后，热量的转递会受到阻碍，鸽子不容易因为温度降低而变冷。

鸽子：我可不止会咕咕咕｜Pixabay（左），2024 Research and Innovation Office, The Hong Kong Polytechnic University（右）

同样的原理，增加热阻、减少热量交换，不仅可以“冬暖”，也能“夏凉”。利用这一点，研究团队设计了一种独特的面料，由最外层的阻燃层、透气防水防潮层以及保暖内衬层3层组成，在内衬层中还加入了无毒、不易燃、低沸点的液体。当外界温度变高时，液体便会转变为气体，使内衬层膨胀起来。液体变成气体的过程不仅能吸收一定热量，膨胀后内衬层的热阻也会增大，从而起到隔热的效果。在极端条件下，热防护服可以使内表面温度比传统耐热服装低至少10℃。

研究团队对防护服的性能进行了测试。虽然新设计中加入了少许液体，测试发现液体封装完整，不会发生泄露，且液体也能反复转变成气体，让防护服能长期使用。

紫细菌，环保塑料的加工厂

紫细菌是一类比较特殊的微生物，它们和植物一样可以进行光合作用，但体内却不含叶绿素，而是通过其它色素来固定二氧化碳。

最近，来自华盛顿大学（University of Washington）的两个研究团队不约而同地发现，得益于紫细菌的固碳能力，它们是生产生物基塑料的一匹黑马。

大多数紫细菌体内都含有紫红色的色素 | Joe Angeles

在保证光照稳定的前提下，其中一个研究团队设计了多种实验方法培养紫细菌，结果发现，红微菌属的两种紫细菌在光养条件下能够产生聚羟基脂肪酸酯（PHA），经过提纯后便可成为生物基塑料的原料。实验还发现，在少量电力激发和氮气的供养下，这两种紫细菌生产的PHA会更多。

另一个研究团队则采取了截然不同的实验思路：基因工程。研究人员以一种沼泽红假单胞菌TIE-1为受体，将与光合作用相关的酶——RuBisCO的基因插入到细菌中。结果发现，TIE-1细菌的活动发生了显著变化。根据过往文献，TIE-1细菌并不生产聚合物来储存碳源，然而经过基因编辑后，研究团队从细菌体内提取出大量PHA，成功将这种细菌改造成生物基塑料的原料生产厂。

这样的“微生物加工厂”不仅可以通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，还能生产可完全生物降解的塑料原料，为塑料生产的绿色转型带来希望。

空气污染会加剧雷暴天气出现

雷公上班的时间怎么变长了？发表在《大气研究》（Atmospheric Research）上的一篇研究发现，空气污染正在加剧夏季雷暴。

空气污染会排放大量颗粒污染物，它们随上升气流升至云中，然而，由于颗粒自身的沉降作用，大气中的对流会进一步分离颗粒物，同时实现电荷的分离，进而导致出现更多闪电。

在不稳定的大气环境中，污染加重可能加剧闪电的出现｜Pixabay

这项研究主要针对美国华盛顿特区和堪萨斯城地区的雷暴数据进行了分析，其中包括了数十万次雷暴事件。通过分析雷暴事件的发生时间、气象条件等，研究人员不仅总结了雷暴出现的规律，同时也探究了雷暴发生与大气颗粒物之间的联系。

结果发现，这两个地区在下午至傍晚的时段更容易出现雷暴，且周四往往是雷暴发生的高峰时间，研究推测高峰时段可能与当地空气质量变化有关。

此外，大气颗粒物作为助推雷暴发生的一大因素，相较于颗粒的大小，其浓度高低对雷暴的严重程度影响更大。当颗粒物浓度较低时，大气环境不太稳定，污染加重容易加剧雷暴的发生；而当颗粒物浓度过高，超过了一定阈值后，大气稳定度反而可能增加，雷暴出现的次数反而可能受到抑制。

天气太热，树木自断手臂？

你有没有注意过，夏天的时候，有些看起来好端端的树会突然掉落树枝。这些树枝并不是被台风刮断的，而是树“自断手臂”。

树枝断落的现象仍然是一个谜。科学界对此有不同的解释。

因为树枝断落大多发生在夏天，有些学者认为这可能是与高温天气有关。春天，春雨绵绵，潮湿的空气和适宜的温度滋养着树木，让它们茁壮生长；可到了夏天，气温飙升，炎热的天气加速了树木水分的蒸发，为了保证自身水分充足，树木则可能自行“修剪”掉部分树枝，减少水分的逸失。

极端高温或许成了树枝生存的最后一根稻草｜Pixabay

另一种解释则认为，在冬季时，树木饱受低温的折磨，内部变得脆弱、不健康。来年新枝萌发、长大，新生的压力让树木不堪重负，只能断掉树枝。

根据记录，以往树枝无端掉落常常发生在澳大利亚、南非和美国西南部地区等气候炎热的地方。但是，自20世纪70年代以来，这一范围已经扩大到了美国北部和英国等地区。

2023年，研究人员曾针对葡萄牙四座城市中树枝突然掉落的情况进行了研究，认为树枝掉落不仅仅与树枝生长状态有关，环境条件也会有所影响，而气候变化便可能是加剧这一现象的主因之一。

综合来看，树木本身可能就存在健康问题，而极端高温更是火上浇油。站在树下的人，除了小心被雷劈以外，还需要留意树枝掉落了……

作者：小小泽

编辑：黄线狭鳕