1. 热点前沿及重点热点前沿解读
1.1地球科学Top10热点前沿发展态势
地球科学领域Top10热点前沿中有6个属于地质学相关研究，3个地理学研究和1个大气科学相关研究方向。放射性碳测年技术首次入围，凸显地球科学研究测试技术的重大进步。利用航天器对地外天体开展原位探测和采样返回分析相关主题自2017年起已经连续6年入选，体现出学术界对行星科学的持续关注和研究热情，值得注意的是，2022年小行星取代火星成为最受关注的探测对象。从地球系统科学视角开展气候变化相关研究持续升温，基于多种地球系统模型的气候敏感性评估以及南极洲和格陵兰岛冰量损失对海平面变化的影响研究连年上榜。华北克拉通金矿床时空演化与构造环境研究、天然气水合物成藏机制与开采技术进展等亦多年入选，再次印证地球科学为人类认知和利用地球作出源头贡献。
1.2重点热点前沿――“放射性碳测年校正曲线研究、数据集分析与应用”
放射性碳测年又称为碳14测年、碳14年代测定法或放射性碳定年等，是根据自然存在的碳14同位素的衰变程度来确定样品的年代的一种测量方法。1940年代，放射性碳测年法由WillardFrankLibby发明，后者因此获得1960年诺贝尔化学奖。半个多世纪以来，作为一项强大可靠的科学研究手段，放射性碳测年技术在考古学、地质学、地球物理学以及其他学科等领域得到广泛应用。随着科学家不断获得新的数据以及我们对地球系统的理解不断加深，放射性碳测年技术持续发展。2020年公布的更新版放射性碳测年校正曲线引发广泛关注，未来可能对人类精确认知自然和自身的发展历史产生深远影响。
本热点前沿包括10篇核心论文，分别聚焦最新的放射性碳测年校正曲线研究，放射性碳测年数据集分析，以及放射性碳测年技术在多个领域的最新应用探索。新一代校正曲线无疑最吸引眼球。2020年8月份的《放射性碳》(Radiocarbon)特刊公布了备受期待的新一代放射性碳测年校正曲线，包括适用于北半球的IntCal20校正曲线、适用于海洋的MARINE20校正曲线、适用于南半球的SHCal20校正曲线。围绕三条校正曲线研究的核心论文分别由英国贝尔法斯特女王大学的ReimerPJ、英国谢菲尔德大学的HeatonTJ、澳大利亚新南威尔士大学和新西兰怀卡托大学的HoggAG领衔完成，相关研究囊括了大量新数据，曲线可校正的年代上限拓展到迄今约55000年，利用贝叶斯样条等新的统计方法显著改进了校正曲线的结构，提高了数据集之间的一致性，总体不确定性降低。新的校正曲线在科技界引发巨大轰动，后继基于新曲线的研究工作有望取得突破性的新发现。
在近年飞速发展的统计和计算技术的推动下，放射性碳测年数据集的分析方法也得以快速迭代提升。英国牛津大学的RamseyCB比较了贝叶斯模型中的多种方法，结果发现核密度分析表现突出，适用于广泛的定年应用。英国剑桥大学的CremaER和伦敦大学学院的BevanA开发了一个用于R统计计算语言的开放源码软件包，有望优化未来的大型放射性碳测年数据集的分析。不断更新的数据集和校正曲线进一步推动了人口与气候变化等前沿研究课题，包括人口动态和气候趋势，海洋储层研究，以及史前人口统计学，农业发展与人口增长等。
热点前沿“放射性碳测年校正曲线研究、数据集分析与应用”核心论文Top产出国家和机构（表14）中，英、美、德、日、法等科技强国云集，英国排名第一，贡献了80%的核心论文，领衔和参与相关研究的机构包括牛津大学、剑桥大学、谢菲尔德大学、伦敦大学学院、贝尔法斯特女王大学等。中国的西安交通大学参与一篇核心论文的研究工作。
从施引论文的角度看（表15），美国超过英国排名第一，英国、德国次之。在Top施引论文产出机构中，法国国家科学研究中心排名第一，俄罗斯科学院、剑桥大学、牛津大学位列其后，中国科学院排名第五。
1.3重点热点前沿――“小行星地表特征和成分分析”
小行星是指围绕太阳运行，体积和质量比行星和矮行星小，且不易释放出气体和尘埃的天体。小行星在太阳系中分布广泛，被认为保存着太阳系形成与演化的关键信息。小行星表面存在最广泛的地貌特征就是撞击坑，由于大多数的小行星都是“碎石堆”结构，通过分析撞击坑的溅射毯，可以获取小行星密度和撞击年代信息。研究小行星地表风化层及表面裸露的石块，可以获取关于小行星内部物质及其母体性质等较为原始的信息，不同颜色与形态的岩石也能表征小行星表面物质的不同来源或演化过程。
早期的小行星探测主要以飞掠探测为主，随着科技的发展，对小行星的原位观测和采样探测也逐步展开。日本的“隼鸟2号”于2014年发射，2019年成功完成对小行星“龙宫”的触地撞击并进行采样，这是人类首次在小行星上成功完成多次着陆采样，并首次采集到次表层地下样品。2020年12月，“隼鸟2号”携带样品着陆地球。美国的“起源-光谱分析-资源识别-安全-风化层探测器”于2016年发射，旨在对小行星“贝努”进行采样探测，并计划于2023年返回地球，这也是美国首个小行星采样返回任务。
本热点前沿的12篇核心论文，主要聚焦两个探测器对“龙宫”、“贝努”两颗小行星的初步探测结果，分析其地貌特征、地表成分和热特性，揭示有关两颗小行星的陨坑和地形的详细信息。2017年8月发表在《空间科学评论》(SpaceScienceReviews)上的“OSIRIS-REx:samplereturnfromasteroid(101955)Bennu”综述论文，由“起源-光谱分析-资源识别-安全-风化层探测器”首席研究员、美国亚利桑那大学行星科学家DanteLauretta领衔完成，论文详细描述了任务的科学目标、科学载荷、地面系统和运行原理。2019年3月，DanteLauretta主持完成的另一篇发表在《科学》(Science)上的“Theunexpectedsurfaceofasteroid(101955)Bennu”研究论文介绍了“起源-光谱分析-资源识别-安全-风化层探测器”对小行星“贝努”表面的初步探测结果，
将为后续着陆点选择提供支持，相关研究也受到了学界的极大关注。日本名古屋大学和宇宙航空研究开发机构主导的发表在《科学》(Science)上的“Hayabusa2arrivesatthecarbonaceousasteroid162173Ryugu-Aspinningtop-shapedrubblepile”研究论文展示了“隼鸟2号”对小行星“龙宫”形状、质量和地貌的观察结果，通过计算得出其密度较低，拥有“碎石堆”结构，小行星陀螺状的成因可能是经历过2倍于当前自转速度的时期。
表16可以看出，美国、法国和日本分列核心论文Top产出国家前三位，其中美国和日本分别主导“起源-光谱分析-资源识别-安全-风化层探测器”和“隼鸟2号”的研发，同时根据法国空间局披露，法国是唯一参与“龙宫”样本分析的合作国。核心论文Top产出机构也全部来自这3个国家，包括约翰·霍普金斯大学、法国国家科学研究中心、名古屋大学、美国国家航空航天局和日本宇宙航空研究开发机构等，且这些机构彼此之间合作紧密，凸显任务主导国和核心参与国及相关机构在基础研究中引领概念设计、掌握一手数据、最有希望优先作出原始创新重大成果的优势和可能。
分析该热点前沿的施引论文（表17）可以看出，美国的施引论文最多，达317篇。日本和法国紧随其后，分列第二、三位。Top施引论文机构也由美、日、法三国的机构占据。
2.新兴前沿及重点新兴前沿解读
2.1新兴前沿概述
地球科学领域有1项研究入选新兴前沿，即“埃及苏伊士湾油田储层多尺度表征”。
2.2重点新兴前沿――“埃及苏伊士湾油田储层多尺度表征”
埃及苏伊士湾盆地位于苏伊士湾及其沿岸地区，为裂谷型盆地，属红海裂谷未分裂的分支，呈近西北—东南向长条状分布，东西边界为两条较长断裂带，南部与红海相连，是埃及最重要的采油区。据统计，苏伊士湾盆地有上百个油田，蕴藏量占埃及油气资源的70%，有摩根、拜拉伊姆等海上油田，以及阿布鲁迪斯等陆上油田。2022年2月，苏伊士湾拉马丹地区东北部发现一处预估储量达1亿桶的新油田，这是过去20年来埃及发现的最大的新油田。储层表征研究是量化油藏特性，识别地质信息和空间变化不确定性的过程。通过研究储层岩石学特征、储层物性、优质储层发育的主控因素以及开发潜力等要素，达到寻找油气富集区和落实剩余油分布的目的。
该新兴前沿共有9篇核心论文，内容主要聚焦苏伊士湾十月油田和摩根油田的非常规致密储层表征，基于储层孔隙压力和破裂压力模拟等研究，对油田持续开采具有重要价值。波兰雅盖隆大学和苏伊士湾石油公司合作产出了8篇论文，其中2021年2月发表在《石油科学与工程杂志》(JournalofPetroleumScienceandEngineering)上的“Multi-scalecharacterizationofunconventionaltightcarbonatereservoir:InsightsfromOctoberoilfiled,GulfofSuezriftbasin,Egypt”一文被引频次最高，达19次。团队选取苏伊士湾十月油田OCT-X井的13个侧壁岩心样品和60个薄片，研究其作为储集岩的岩石物理特征、孔隙结构和成藏潜力。
本文转自中国科学院科技战略咨询研究院/中国科学院文献情报中心/科睿唯安《2022年研究前沿》
