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纽约州厄普顿 — 美国能源部 (DOE) 布鲁克海文国家实验室拥有独一无二的研究设施，由来自全国各地和世界各地的科学家共同使用，是一座名副其实的科学之城。每年都有新发现，从亚原子粒子的规模到广阔的地球大气层和宇宙，这些发现有可能为新技术提供动力并为重大社会挑战提供解决方案。这里，实验室不分先后顺序地介绍了 2024 年的十大发现……以及布鲁克海文实验室的一些重大里程碑。
最重的反物质核
反物质 反超氢-4 的艺术表现图。反超氢-4 是由一个反质子、两个反中子和一个反λ粒子组成的反物质超核，由两个金核碰撞而产生（左）。（图片由中国现代物理研究所提供）
反物质听起来很奇怪，但它确实存在——只是不会存在太久。今年，在相对论重离子对撞机 (RHIC) 上研究原子核碰撞的科学家——一种重现早期宇宙条件的“原子粉碎机”( “atom smasher”)——发现了有史以来探测到的最重的反物质核。它由四个反物质粒子组成：一个反质子、两个反中子和一个称为反超子粒子的粒子。它只持续几分之一秒，然后衰变成其他粒子。为了找到它，RHIC 的 STAR 合作物理学家搜索了数十亿次碰撞产生的粒子流，只找到了 16 个罕见的“反超氢-4”粒子。当宇宙最初形成时，曾经有很多反物质，但当反物质遇到普通物质时，两者会自毁。如今能够创造新的反物质粒子，比如这些重反物质核，为科学家提供了测试物质-反物质差异的新方法，这可能解释了为什么宇宙只由物质组成。
反物质听起来很奇怪，但它确实存在——只是不会存在太久。今年，在相对论重离子对撞机 (RHIC) 上研究原子核碰撞的科学家——一种重现早期宇宙条件的“原子粉碎机”( “atom smasher”)——发现了有史以来探测到的最重的反物质核。它由四个反物质粒子组成：一个反质子、两个反中子和一个称为反超子粒子的粒子。它只持续几分之一秒，然后衰变成其他粒子。为了找到它，RHIC 的 STAR 合作物理学家搜索了数十亿次碰撞产生的粒子流，只找到了 16 个罕见的“反超氢-4”粒子。当宇宙最初形成时，曾经有很多反物质，但当反物质遇到普通物质时，两者会自毁。如今能够创造新的反物质粒子，比如这些重反物质核，为科学家提供了测试物质-反物质差异的新方法，这可能解释了为什么宇宙只由物质组成。
【相关】新的最重奇异反物质核
科学家通过六十亿粒子碰撞检测出大约 16 个“反超氢-4”粒子
约州厄普顿 — 科学家们在研究相对论重离子对撞机 (RHIC) — 一个可以重现早期宇宙条件的“原子粉碎机” — 上 60 亿次原子核碰撞产生的粒子轨迹时，发现了一种新型反物质核，这是迄今为止探测到的最重的反物质核。这些奇异的反核由四个反物质粒子组成 — 一个反质子、两个反中子和一个反超子 — 被称为反超氢-4。
RHIC 的 STAR 合作小组成员使用房屋大小的粒子探测器分析碰撞碎片的细节，从而发现了这一结果。他们在《自然》杂志上报告了他们的研究结果，并解释了他们如何已经使用这些奇异的反粒子来寻找物质和反物质之间的差异。
“我们关于物质和反物质的物理知识是，除了电荷相反之外，反物质具有与物质相同的性质——相同的质量、衰变前的相同寿命和相同的相互作用，”STAR 合作者、兰州大学核物理系和中国现代物理研究所研究生吴俊林说。但现实是，我们的宇宙是由物质而不是反物质构成的，尽管人们认为这两种物质都是在大约 140 亿年前大爆炸时以相等的数量产生的。
“为什么我们的宇宙以物质为主仍是一个问题，我们不知道完整的答案，”吴说。
RHIC 是美国能源部 (DOE) 科学办公室用户设施，用于 DOE 布鲁克海文国家实验室的核物理研究，是研究反物质的好地方。重离子（被剥离电子并加速到接近光速的原子核）的碰撞会融化离子中单个质子和中子的边界。能量沉积在由此产生的自由夸克和胶子（可见物质的最基本组成部分）中，产生数千个新粒子。与早期宇宙一样，RHIC 产生的物质和反物质的数量几乎相等。比较这些粒子碰撞产生的物质和反物质粒子的特征可能会为某些不对称现象提供线索，正是这种不对称现象使平衡偏向于当今世界物质的存在。
“要研究物质-反物质不对称性，第一步是发现新的反物质粒子，”STAR 物理学家郝秋说，他是吴在 IMP 的顾问。“这是这项研究背后的基本逻辑。”
STAR 物理学家此前曾观察到由 RHIC 碰撞产生的反物质构成的原子核。2010 年，他们探测到了反超氚子。这是反物质原子核中首次包含超子，超子是一种包含至少一个“奇异”夸克的粒子，而不仅仅是构成普通质子和中子的较轻的“上”和“下”夸克。仅仅一年之后，STAR 物理学家就通过探测到氦核的反物质当量：反氦-4，打破了这一重量级反物质记录。
最近的分析表明，反超氢-4 也可能触手可及。但探测这种不稳定的反超核（用反超子（特别是反λ粒子）代替反氦中的一个质子将再次击败重量级记录保持者）将是一个罕见的事件。它需要所有四个成分（一个反质子、两个反中子和一个反λ粒子）从 RHIC 碰撞产生的夸克胶子汤中以正确的位置发射出来，朝着相同的方向，并在正确的时间聚集在一起形成暂时的结合状态。
布鲁克海文实验室物理学家、STAR 合作项目两位联合发言人之一李娟 (Lijuan Ruan) 表示：“这四种组成粒子在 RHIC 碰撞中出现时距离足够近，以至于它们可以结合形成这种反超核，这完全是偶然的。”
“π” 堆栈中的针
为了找到反超氢-4，STAR 物理学家观察了这种不稳定反超核衰变成的粒子的轨迹。这些衰变产物之一是之前检测到的反氦-4 核；另一种是简单的带正电的粒子，称为介子 (π+)。
“由于反氦-4 已经在 STAR 中被发现，我们使用了之前用于拾取这些事件的相同方法，然后使用 π+ 轨迹重建它们以找到这些粒子，”吴说。
RHIC 的 STAR 合作小组成员使用房屋大小的粒子探测器分析碰撞碎片的细节，从而发现了这一结果。他们在《自然》杂志上报告了他们的研究结果，并解释了他们如何已经使用这些奇异的反粒子来寻找物质和反物质之间的差异。
“我们关于物质和反物质的物理知识是，除了电荷相反之外，反物质具有与物质相同的性质——相同的质量、衰变前的相同寿命和相同的相互作用，”STAR 合作者、兰州大学核物理系和中国现代物理研究所研究生吴俊林说。但现实是，我们的宇宙是由物质而不是反物质构成的，尽管人们认为这两种物质都是在大约 140 亿年前大爆炸时以相等的数量产生的。
“为什么我们的宇宙以物质为主仍是一个问题，我们不知道完整的答案，”吴说。
RHIC 是美国能源部 (DOE) 科学办公室用户设施，用于 DOE 布鲁克海文国家实验室的核物理研究，是研究反物质的好地方。重离子（被剥离电子并加速到接近光速的原子核）的碰撞会融化离子中单个质子和中子的边界。能量沉积在由此产生的自由夸克和胶子（可见物质的最基本组成部分）中，产生数千个新粒子。与早期宇宙一样，RHIC 产生的物质和反物质的数量几乎相等。比较这些粒子碰撞产生的物质和反物质粒子的特征可能会为某些不对称现象提供线索，正是这种不对称现象使平衡偏向于当今世界物质的存在。
STAR 探测器的合成图像和它探测到的在布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机 (RHIC) 中金-金碰撞产生的粒子轨迹示例。（Joe Rubino 和 Jen Abramowitz/布鲁克海文国家实验室）
“要研究物质-反物质不对称性，第一步是发现新的反物质粒子，”STAR 物理学家郝秋说，他是吴在 IMP 的顾问。“这是这项研究背后的基本逻辑。”
STAR 物理学家此前曾观察到由 RHIC 碰撞产生的反物质构成的原子核。2010 年，他们探测到了反超氚子。这是反物质原子核中首次包含超子，超子是一种包含至少一个“奇异”夸克的粒子，而不仅仅是构成普通质子和中子的较轻的“上”和“下”夸克。仅仅一年之后，STAR 物理学家就通过探测到氦核的反物质当量：反氦-4，打破了这一重量级反物质记录。
最近的分析表明，反超氢-4 也可能触手可及。但探测这种不稳定的反超核（用反超子（特别是反λ粒子）代替反氦中的一个质子将再次击败重量级记录保持者）将是一个罕见的事件。它需要所有四个成分（一个反质子、两个反中子和一个反λ粒子）从 RHIC 碰撞产生的夸克胶子汤中以正确的位置发射出来，朝着相同的方向，并在正确的时间聚集在一起形成暂时的结合状态。
布鲁克海文实验室物理学家、STAR 合作项目两位联合发言人之一李娟 (Lijuan Ruan) 表示：“这四种组成粒子在 RHIC 碰撞中出现时距离足够近，以至于它们可以结合形成这种反超核，这完全是偶然的。”
“π” 堆栈中的针
为了找到反超氢-4，STAR 物理学家观察了这种不稳定反超核衰变成的粒子的轨迹。这些衰变产物之一是之前检测到的反氦-4 核；另一种是简单的带正电的粒子，称为介子 (π+)。
“由于反氦-4 已经在 STAR 中被发现，我们使用了之前用于拾取这些事件的相同方法，然后使用 π+ 轨迹重建它们以找到这些粒子，”吴说。
“这四个组成粒子从 RHIC 碰撞中出现，距离足够近，以至于它们可以结合形成这种反超核，这完全是偶然的。”
— 布鲁克海文实验室物理学家和 STAR 联合发言人阮丽娟(Lijuan Ruan)
— 布鲁克海文实验室物理学家和 STAR 联合发言人阮丽娟(Lijuan Ruan)
通过重建，他的意思是重新追踪反氦-4 和 π+ 粒子的轨迹，看看它们是否从一个点出现。但是 RHIC 碰撞会产生大量的介子。为了找到稀有的反超核，科学家们筛选了数十亿次碰撞事件！碰撞中产生的每个反氦-4 都可能与数百甚至 1,000 个 pi+ 粒子配对。
“关键是要找到两个粒子轨迹具有交叉点或衰变顶点的粒子，这些粒子具有特定的特征，”Ruan 说。也就是说，衰变顶点必须距离碰撞点足够远，这样这两个粒子才可能源自碰撞后形成的反超核的衰变，而反超核最初是在火球中产生的粒子。
STAR 团队努力排除所有其他潜在衰变对伙伴的背景。最终，他们的分析发现了 22 个候选事件，估计背景计数为 6.4。
“这意味着，其中大约六个看起来像反超氢-4 衰变的事件可能只是随机噪音，”肯特州立大学博士生埃米莉·达克沃斯 (Emilie Duckworth) 说道，她的职责是确保用于筛选所有这些事件并挑选出信号的计算机代码编写正确。
从 22 中减去该背景，物理学家们便有信心他们已经检测到大约 16 个实际的反超氢-4 核。
物质-反物质比较
这一结果意义重大，足以让 STAR 团队进行一些直接的物质-反物质比较。
他们比较了反超氢-4 和超氢-4 的寿命，后者由相同构造块的普通物质组成。他们还比较了另一对物质-反物质的寿命：反超氚子和超氚子。
两者均未显示出显著差异，这并不令科学家感到惊讶。
他们解释说，这些实验是对一种特别强的对称形式的测试。物理学家普遍认为，这种对称性的破坏极其罕见，并且不会为宇宙中的物质-反物质不平衡提供答案。
“如果我们看到 [这种特定] 对称性的破坏，基本上我们就必须抛弃很多我们所知道的物理学知识，”达克沃斯说。
因此，在这种情况下，对称性仍然有效，这多少让人感到欣慰。研究团队一致认为，研究结果进一步证实了物理学家的模型是正确的，是“反物质实验研究的一大进步”。
下一步将是测量粒子和反粒子之间的质量差异，这是达克沃斯正在研究的课题，他于 2022 年被选中获得美国能源部科学办公室研究生研究计划的资助。
低温直接将天然气转化为液体燃料
催化剂
布鲁克海文实验室的化学家设计了一种高选择性催化剂，它可以通过一步反应将天然气的主要成分甲烷转化为易于运输的液体燃料甲醇。这种甲烷到甲醇的直接转化过程在低于泡茶所需的温度下进行，并且只产生甲醇而不产生其他副产品。与更复杂的传统转化相比，这是一个巨大的进步，传统转化通常需要三个单独的反应，每个反应都在不同的条件下进行，包括高得多的温度。该系统的简单性使其特别适用于开采偏远农村地区的“搁浅”天然气储量，远离昂贵的管道和化学炼油厂基础设施，也不需要运输高压易燃液化天然气。该团队利用了布鲁克海文实验室的两个 DOE 科学办公室用户设施、功能纳米材料中心和国家同步加速器光源 II 的工具。他们正在探索与创业伙伴合作将这项技术推向市场的方法。
布鲁克海文实验室的化学家设计了一种高选择性催化剂，它可以通过一步反应将天然气的主要成分甲烷转化为易于运输的液体燃料甲醇。这种甲烷到甲醇的直接转化过程在低于泡茶所需的温度下进行，并且只产生甲醇而不产生其他副产品。与更复杂的传统转化相比，这是一个巨大的进步，传统转化通常需要三个单独的反应，每个反应都在不同的条件下进行，包括高得多的温度。该系统的简单性使其特别适用于开采偏远农村地区的“搁浅”天然气储量，远离昂贵的管道和化学炼油厂基础设施，也不需要运输高压易燃液化天然气。该团队利用了布鲁克海文实验室的两个 DOE 科学办公室用户设施、功能纳米材料中心和国家同步加速器光源 II 的工具。他们正在探索与创业伙伴合作将这项技术推向市场的方法。
植物的糖感应机制
蛋白质
蛋白质是分子机器，具有灵活的部件和运动部件。了解这些部件如何运动有助于科学家揭示蛋白质在生物体中发挥的功能——以及如何改变其影响。今年，由布鲁克海文实验室生物化学家领导的团队与美国能源部太平洋西北国家实验室的同事合作，发现了植物中的蛋白质机制如何控制植物是否可以生长并生产石油等能源密集型产品——或者采取一系列措施来节约宝贵的资源。研究人员展示了分子机制如何受一种分子的调节，该分子随着糖的水平而上升和下降，糖是光合作用的产物，也是植物的主要能量来源。这项研究可以帮助科学家识别蛋白质或蛋白质的一部分，科学家可以对其进行改造，使植物产生更多的油，用作生物燃料或其他石油基产品。
保护有前途的量子比特材料
超导转变
钽是一种超导材料，在构建量子比特（量子计算机的基础）方面显示出巨大的潜力。今年，一支横跨布鲁克海文多个部门的团队发现，添加一层薄薄的镁可以改善钽的性能，防止其氧化。涂层还可以提高钽的纯度，并提高其作为超导体的工作温度。这三种效应都可能提高钽在量子比特中保存量子信息的能力。这项工作是量子优势联合设计中心的一部分，该中心是布鲁克海文领导的国家量子信息科学研究中心，包括该实验室凝聚态物理与材料科学系、功能纳米材料中心和国家同步加速器光源 II 的科学家，以及美国能源部太平洋西北国家实验室的理论家。它建立在早期工作的基础上，早期工作还包括普林斯顿大学的科学家。
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云滴诞生区
蓝天上的云朵
布鲁克海文实验室大气科学家领导的团队首次对云层底部的云滴“诞生区”进行了遥感观测，悬浮在地球大气中的气溶胶粒子在此形成最终形成云的液滴。在这个过渡区形成的液滴数量将影响云的后期阶段和特性，包括它们对阳光的反射和降水的可能性。这项研究得益于高分辨率激光雷达系统，该系统将激光束发射到大气中，并以 10 厘米的分辨率测量后向散射光的信号。该工具由布鲁克海文的科学家与史蒂文斯理工学院和 Raymetrics S.A. 的同事合作开发，将增强科学家对气溶胶-云相互作用的理解，并帮助他们深入了解大气气溶胶水平的变化如何影响云和气候——而无需飞入云层。
布鲁克海文实验室大气科学家领导的团队首次对云层底部的云滴“诞生区”进行了遥感观测，悬浮在地球大气中的气溶胶粒子在此形成最终形成云的液滴。在这个过渡区形成的液滴数量将影响云的后期阶段和特性，包括它们对阳光的反射和降水的可能性。这项研究得益于高分辨率激光雷达系统，该系统将激光束发射到大气中，并以 10 厘米的分辨率测量后向散射光的信号。该工具由布鲁克海文的科学家与史蒂文斯理工学院和 Raymetrics S.A. 的同事合作开发，将增强科学家对气溶胶-云相互作用的理解，并帮助他们深入了解大气气溶胶水平的变化如何影响云和气候——而无需飞入云层。
利用 DNA 制造下一代材料
3D 纳米结构
功能纳米材料中心 (CFN) 的科学家擅长使用 DNA 作为“编程”分子的工具，使其自组装成 3D 纳米结构。通过将分子和纳米级构建块引导到他们设计的特定排列中，研究人员创造了具有导电性、光敏性和化学活性等理想特性的新型功能材料。今年，来自 CFN、哥伦比亚大学和石溪大学的研究人员团队显著改进了这一过程并扩大了其应用范围。通过叠加多种材料合成技术，该团队开发了一种新的 DNA 引导自组装方法，可以生产各种金属和半导体 3D 纳米结构——下一代半导体器件、神经形态计算和先进能源应用的潜在基础材料。这是第一种从多种材料类别中生产坚固且设计精良的 3D 纳米结构的方法，为小规模先进制造的新突破奠定了基础。
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科学家计算 EIC 测量的预测
核理论学家使用超级计算机计算准确预测了介子（由夸克和反夸克组成的粒子）中的电荷分布。这些预测将为未来在电子离子对撞机 (EIC) 进行的实验提供比较基础，该设施的目标之一是探索夸克以及将它们结合在一起的胶子在介子、质子和中子中的分布情况。这些计算还有助于验证“因式分解”，这是一种广泛用于解释粒子特性的方法。这种方法将复杂的物理过程分解为两个组成部分或因子，并将使更多的 EIC 预测和对实验结果的更自信的解释成为可能。这样的计算将帮助 EIC 科学家揭示构成原子的基本构件是如何结合在一起的。
原子“GPS”揭示隐藏的物质相
示意图显示了激光光子的吸收如何引发微小的变化并传播
布鲁克海文的科学家制作了有史以来第一部原子电影，展示了原子在量子材料从绝缘体转变为金属时如何在其内部局部重新排列。他们的研究标志着一项方法论上的成就，因为他们证明了一种称为原子对分布函数 (PDF) 的材料表征技术在 X 射线自由电子激光 (XFEL) 设施中是可行的——而且是成功的。PDF 通常用于观察在同步加速器光源下几分钟到几小时内发生变化的材料，但 XFEL 设施产生的明亮而短暂的 X 射线脉冲能够在皮秒时间尺度上捕获原子运动。借助新的超快 PDF 技术，该技术提供像导航应用程序一样的原子路线，研究人员发现了一种“隐藏”的物质状态，为了解某些量子材料被激光激发时真正发生的情况提供了新的见解。
化学家设计出令人惊讶的电池化学
戴着紫色手套的研究人员调整了设备
锂金属电池具有锂金属阳极，其存储的能量是石墨阳极锂离子电池的两倍多。然而，大多数电池供电设备仍由锂离子电池供电。今年，布鲁克海文化学家为能源部锂金属电池研究做出了重大贡献，他们在电池阳极和阴极之间的电解质中添加了一种名为硝酸铯的化合物。他们的添加最终针对的是中间相，即电池电极上形成的保护层，与电池的充电和放电次数密切相关。硝酸铯添加剂使电池充电速度更快，同时保持了循环寿命。然而，使用美国国家同步加速器光源 II 和功能纳米材料中心的工具进行更仔细的分析发现了两个意外发现：一个意想不到的中间相成分，以及一个之前被认为对良好电池性能至关重要的成分的缺失。尽管这些发现挑战了传统的电池观念，但它们为电池工程创造了新的机会。
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X 射线揭示细胞结构和功能
叠加断层扫描图像
每种植物、动物和人都是由微小、特化细胞组成的复杂微观世界。这些细胞就像它们自己的世界，每个细胞都有肉眼无法看到的独特部分和过程。能够以纳米分辨率看到这些微观构件的内部运作而不损害其脆弱部分一直是一个挑战。但今年，布鲁克海文实验室的生物学家和国家同步加速器光源 II 的科学家结合使用 X 射线方法，以全新的方式观察细胞内部。通过同时使用硬 X 射线计算机断层扫描和 X 射线荧光显微镜，他们不仅可以揭示结构细节，还可以揭示细胞内的化学过程。这种多模态 X 射线成像方法可能对医学、生物能源、农业和其他重要领域产生重大影响。
电子离子对撞机开始采购
美国能源部批准购买建造最先进的电子离子对撞机 (EIC) 所需的“长期”设备、服务和/或材料。该核物理设施将与美国能源部的托马斯·杰斐逊国家加速器设施和其他众多合作伙伴合作在布鲁克海文建造，以探索物质构成要素和自然界最强大的力量的内部运作。购买 EIC 加速器、探测器和支持基础设施的复杂组件所需的材料和设备可确保团队在施工开始时做好准备。这是朝着最终目标迈出的重要一步，即在 2030 年代中期高效交付有史以来最具挑战性和最令人兴奋的加速器综合体之一。
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每种植物、动物和人都是由微小、特化细胞组成的复杂微观世界。这些细胞就像它们自己的世界，每个细胞都有肉眼无法看到的独特部分和过程。能够以纳米分辨率看到这些微观构件的内部运作而不损害其脆弱部分一直是一个挑战。但今年，布鲁克海文实验室的生物学家和国家同步加速器光源 II 的科学家结合使用 X 射线方法，以全新的方式观察细胞内部。通过同时使用硬 X 射线计算机断层扫描和 X 射线荧光显微镜，他们不仅可以揭示结构细节，还可以揭示细胞内的化学过程。这种多模态 X 射线成像方法可能对医学、生物能源、农业和其他重要领域产生重大影响。
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科学数据存储记录
实验室的科学数据和计算中心现在存储了超过 300 PB 的数据——这是美国最大的核物理和粒子物理数据汇编。相比之下，这些数据远远超过了代表人类历史上所有记录和有史以来所有电影所需的数据。缓存来自欧洲核子研究中心 (CERN) 的相对论重离子对撞机实验和大型强子对撞机 ATLAS 实验。得益于相对经济的磁带存储和用于将数据安装到磁盘的机器人驱动系统，世界各地的合作者都可以轻松访问缓存。该系统旨在满足布鲁克海文及其他地方一系列现有实验不断增长的数据需求，包括未来的电子离子对撞机。
NSLS-II 庆祝其首次发光 10 周年
10 月 23 日，国家同步加速器光源 II (NSLS-II) 庆祝其首次发光 10 周年，即其首次发射 X 射线的时刻。在过去十年中，这种超亮光源从 6 条光束线发展到 29 条，加速器电流从 50 毫安增加到 500 毫安，接待了来自世界各地的近 6,000 名访问研究人员，并发表了 3,200 多篇研究论文。自 2014 年以来，NSLS-II 使研究人员能够以纳米级分辨率研究材料的物理、化学和电子组成。凭借其 10 年历史中的不断进步，该设施仍然是世界上最先进的光源之一，加速了从生物学到量子信息科学等领域的突破。
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阿拉巴马州大气观测站开业
布鲁克海文实验室的世界顶级大气科学家领导了一项计划，在美国东南部的一个新天文台安装一套 DOE 大气辐射测量 (ARM) 用户设施仪器。班克黑德国家森林天文台于 10 月 1 日开放，并于本月初举办了首次科学研讨会和媒体参观。至少五年内，该天文台将为科学家提供数据，以研究悬浮在大气中的云、植被和气溶胶之间的复杂相互作用。该天文台将对气溶胶-云相互作用提供宝贵见解，并将数据提供给天气和气候模型，以更全面地了解地球的大气动力学。
布鲁克海文实验室的世界顶级大气科学家领导了一项计划，在美国东南部的一个新天文台安装一套 DOE 大气辐射测量 (ARM) 用户设施仪器。班克黑德国家森林天文台于 10 月 1 日开放，并于本月初举办了首次科学研讨会和媒体参观。至少五年内，该天文台将为科学家提供数据，以研究悬浮在大气中的云、植被和气溶胶之间的复杂相互作用。该天文台将对气溶胶-云相互作用提供宝贵见解，并将数据提供给天气和气候模型，以更全面地了解地球的大气动力学。