近日，《科学通报》出版了“发展中的纳米地球科学”专题，在国际范围内首次完整搭建了纳米地球科学学科框架并进行集成创新研究，标志着这一新兴交叉学科取得体系化突破。该专题由中国科学院大学长聘教授琚宜文担任特邀编辑。
专题封面以纳米地球系统为核心意象，融合地球与月球多圈层要素，展现大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈中广泛分布的纳米颗粒与超微结构，阐释纳米物质贯穿行星?地球系统、跨圈层循环以至人类宜居这一纳米地球系统科学的核心内涵。
“我们将肉眼不可见的纳米地球演化过程转化为可视化的科学图景。”封面图片构思与设计者琚宜文说，“这既为专题塑造了辨识度鲜明的视觉标识，也诠释了‘从纳米尺度认识地球系统整体演化’的科学思想。”
“发展中的纳米地球科学”专题封面。受访者供图
构筑纳米地学框架
专题特邀中国科学院院士欧阳自远撰写编者按，凝聚国内多地优势科研团队的力量，推出8篇代表性论文，内容覆盖综合研究、深空、大气、深地、深蓝海洋、新能源、新材料、新方法等八大方向。八大方向以纳米尺度为共同切入点，推动纳米前沿技术与地球科学多门类研究深度交融。专题以纳米地球科学及资源环境效应的总体架构作为总论开篇，研究视野从深空天体物质溯源、大气环境演变，延伸至深地资源评价、海洋系统循环；同时对接国家能源与材料发展需求，探索新能源、新材料的创新路径，并发展配套的先进观测分析手段。除总论外，各研究方向既独立深耕特定领域，又彼此呼应、相互印证，从多维视角揭示纳米物质、微纳结构在地球系统演化中的内在机理，共同构筑起纳米地球科学的学科内容骨架。
在国内外已有研究成果的基础上，专题系统梳理了纳米矿物学、纳米岩石学、纳米地球化学、纳米构造地质学、纳米能源地质学、纳米矿床学、纳米环境科学等分支学科，构建了“原位超微成像?精细谱学表征?跨尺度观测模拟?机器学习与人工智能预测”的闭环研究体系，填补了国际上长期缺失的系统性学科框架空白，为解析复杂地球系统中的最小尺度认知微观过程提供了完整的理论支撑。
探寻地球演化密码
纳米地球科学关注纳米尺度上的物质、孔隙及界面过程，是解开地球与行星演化的一把“微观钥匙”。专题围绕地球各圈层、月球样品中的纳米物质与结构，解析其尺度效应，以及地球不同圈层间纳米物质的迁移转化及其相互作用机制。
当物质粒径降至纳米尺度，比表面积可提升1至3个数量级，界面反应速率与物质循环路径随之发生显著变化。地球深部页岩气、煤层气、致密砂岩气等主要赋存于微纳尺度孔裂隙之中；稀有、稀散战略金属的超常富集依赖纳米界面效应；人类赖以生存的大气、水体及土壤生态系统，同样受到微纳物质迁移过程的调控。从地球系统演化及资源环境效应，到人造芯片、电池等前沿高技术领域，乃至生命基因活动，微纳尺度都发挥着底层关键作用。
琚宜文团队长期深耕纳米地质与能源地质交叉方向，系统揭示了煤岩、页岩等有机岩及其变形过程中的微?纳结构演化机理，构建了复杂构造区非常规能源、盆地流体成藏成矿与地球环境演变相关的纳米地学理论体系，为矿产资源勘探开发与生态环境综合治理提供了重要依据。
琚宜文在香山科学会议上作报告。受访者供图
书写交叉学科新篇
专题以2013年“纳米地质学及纳米成藏成矿前沿科学问题”为主题的第476次香山科学会议作为中国纳米地球科学学科构建的起点，汇聚琚宜文团队十余年科研积淀，推动了纳米地球科学从现象识别迈向机理定量解析，为行星科学探索、资源勘探评价与生态环境治理开辟了全新研究视角。
此后，我国纳米地球科学经过多年发展逐步成型。2016年纳米地质学概念正式提出；2017年纳米地球科学框架初步形成。随着国内相关研究持续推进，学科内涵不断丰富，研究边界持续拓展，逐步构建起从纳米尺度认知地球系统的完整研究范式。
业内专家认为，该成果是21世纪纳米科技与地球科学交叉融合创新，将进一步提升我国在该前沿领域的全球引领地位。
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