南極科考：不走別人走過的路

南極科考：不走別人走過的路

“沿著前人的腳印，走出更深的腳印是創(chuàng)新;踏出新的腳印，走一條自己的新路更是創(chuàng)新。”談及20年前獨(dú)特的“企鵝考古法”，73歲的中國科技大學(xué)教授孫立廣說，這是“逼”出來的創(chuàng)新。當(dāng)時(shí)，與他的知識(shí)積累相關(guān)的領(lǐng)域已有權(quán)威科學(xué)家和研究機(jī)構(gòu)在承擔(dān)。為抓住一生中難得的機(jī)會(huì)，只能劍走偏鋒。

1400萬平方公里的廣袤南極大陸是天然實(shí)驗(yàn)室，是全球氣候變化的敏感“放大器”。

從1957年國際地球物理年開始，人類對(duì)南極探索進(jìn)入科學(xué)時(shí)代。但直到1984年，古老南極才接收到我國首次南極科考隊(duì)到來的信息。

作為后來者，要提升我國在國際南極事務(wù)中的作用，必須闖出一條富有中國特色的創(chuàng)新道路。

30多年來，我國南極事業(yè)從無到有，由小到大，已初步建成國家南極觀測(cè)網(wǎng)和“一船五站一基地”的南極考察保障平臺(tái)，并凝練出“愛國、拼搏、求實(shí)、創(chuàng)新”的南極精神。

9年研究一個(gè)不經(jīng)意冒的“泡”

1998年，中科院青藏高原研究所研究員劉小漢帶領(lǐng)3名隊(duì)員首次闖入冰裂縫密布的格羅夫山地區(qū)，在開展地質(zhì)考察的同時(shí)，對(duì)冰川和冰蓋運(yùn)動(dòng)形成的痕跡——冰川地貌現(xiàn)象發(fā)生了興趣。

冰川地貌與地質(zhì)有關(guān)聯(lián)，但直言不太懂行的劉小漢覺得“有搞頭”的依據(jù)是，當(dāng)時(shí)南極古氣候界的兩個(gè)觀點(diǎn)在“打架”：在主流科學(xué)家看來，1400萬年前南極冰蓋形成以來，冰蓋是基本穩(wěn)定、無變化的，也有個(gè)別美國科學(xué)家根據(jù)南極橫斷山發(fā)現(xiàn)的假山毛櫸和硅藻化石，提出南極冰蓋形成后出現(xiàn)過大規(guī)模融化垮塌的假說。

“在早期南極研究中，有時(shí)候因?yàn)槟X瓜里不經(jīng)意冒的一個(gè)‘泡’，就可能走到國際前列。”劉小漢告訴記者，在好奇心驅(qū)使下，9年間，他和團(tuán)隊(duì)累計(jì)進(jìn)入格羅夫山5次。

“我們從5個(gè)方面、通過5種手段，對(duì)冰川地貌(冰蝕風(fēng)蝕界線、風(fēng)棱石)、沉積巖成巖環(huán)境、宇宙成因核素暴露年齡、古土壤年齡、苞粉組合進(jìn)行綜合研究后得出結(jié)論，南極大冰蓋在上新世暖事件期間曾經(jīng)發(fā)生過大規(guī)模融化垮塌事件，流失的冰雪體積可能占南極冰蓋總體積的1/3。”2009年，地球科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《地球與行星科學(xué)通報(bào)》刊發(fā)了我國科學(xué)家的這項(xiàng)研究，在佐證假說的同時(shí)，也使我國南極古氣候研究往前邁了一大步。

留下自己的腳印

企鵝是南極的標(biāo)志性動(dòng)物。之前對(duì)它的研究并不少。思慮再三，孫立廣希望開辟一個(gè)新的研究渠道，在糞土中做出有份量的工作。理由是企鵝來自海洋，以磷蝦為主要食物，把糞便排泄在陸地上，通過雨雪的沖刷聚集到湖泊中，形成水、土、氣和生物界面上的物質(zhì)循環(huán)。通過含有企鵝糞土的湖泊沉積層微量元素分析，可以了解人類活動(dòng)對(duì)南極生態(tài)的影響，研究歷史時(shí)期企鵝數(shù)量的變化與氣候變化之間的關(guān)系。

這項(xiàng)研究當(dāng)時(shí)并不被看好。

剛到南極，孫立廣喪氣地發(fā)現(xiàn)，企鵝將巢穴筑在海濱、丘陵的亂石上，向外強(qiáng)勁噴射出的粉紅泛白糞流，很快被風(fēng)雨和冰雪融水沖刷掉了，找不到企鵝糞土層。

在溝溝坎坎奔走97天，功夫不負(fù)有心人，考察結(jié)束前3天，孫立廣在企鵝島的洼坑中采到一段67.5厘米的泥芯，回來經(jīng)分析確定是一段大約“3000歲”的泥芯。

這根泥芯開拓了“南極無冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)”這一新方向，還被成功地延伸到了整個(gè)南極洲、北極等更多區(qū)域的生態(tài)地質(zhì)學(xué)的研究上。

敢走別人想走而走不成的路

“南極科學(xué)體系就像一座建筑宏偉的大廈，有它獨(dú)有的‘四梁八柱’——即基本科學(xué)問題。”在中國極地研究中心副主任孫波看來，對(duì)基本科學(xué)問題的求解創(chuàng)新意義更大。“我們要敢走別人想走而走不成的路，干別人想干而干不成的事。”

面積達(dá)1400萬平方公里的南極大陸，95%以上的面積被平均厚度達(dá)2450米的冰蓋覆蓋。

全球氣候變化帶來了氣溫變化，最核心的是導(dǎo)致冰蓋融化，海平面上升。但人類在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)海平面變化上存在挑戰(zhàn)，原因是對(duì)冰蓋動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)還不夠。

“要想知道未來的影響，必須從歷史中尋找答案，包括冰蓋起源、形成體系。”2002年，在16年極地工作經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，38歲的孫波決定換種思路求解答案。

讓他沒有想到的是，從開始謀劃到2009年論文發(fā)表，前后花了近10年。“太難了，這也是投入上千萬，只有中國極地組織模式才能干出來的創(chuàng)新。”

2003年—2004年在英國做訪問學(xué)者期間，孫波將研究目標(biāo)進(jìn)一步聚焦，在劍橋大學(xué)一個(gè)酒吧中，幾位國際同行以水當(dāng)筆，在吧臺(tái)上勾畫南極前沿?zé)狳c(diǎn)，熱烈討論雷達(dá)冰川學(xué)前景——這被認(rèn)為是一種能夠穿過上千米冰層看到地下的新手段。

研究對(duì)象甘布爾采夫山脈位于南極冰穹A地區(qū)。但那時(shí)我國后勤保障能力還無法滿足前往冰穹A的需求。2004年，我國南極科考首次組隊(duì)去冰穹A?；貋砗髮O波卻遺憾地發(fā)現(xiàn)，沒有獲得足夠多的數(shù)據(jù)。

再次組隊(duì)前往冰穹A已是3年后。

2009年，中國、英國、日本三國的9位專家學(xué)者在《自然》發(fā)表文章，首次找到冰蓋起源地的直接地貌證據(jù)，并揭示出冰蓋穩(wěn)定性及其演化與氣候變化之間存在復(fù)雜的非線性關(guān)系。

“大家都知道冰穹A自然條件惡劣，第二次去時(shí)我真的陶醉其中，因?yàn)橹酪氖巧丁?rdquo;孫波說，“十年磨一劍”的創(chuàng)新需要付出很多，但同樣充滿樂趣。

2017年，我國政府首次發(fā)布的白皮書性質(zhì)的南極事業(yè)發(fā)展報(bào)告顯示，多年以來，我國在南極冰川學(xué)等領(lǐng)域取得一批突破性成果。

“以前，我們更關(guān)心自己家門口發(fā)生的事，現(xiàn)在視野更加國際化。”多名采訪者提到，我國正在倡議以我為主導(dǎo)的全球性國際大科學(xué)計(jì)劃——“三極”計(jì)劃，擴(kuò)大我國科技影響力，提升我國應(yīng)對(duì)區(qū)域與全球氣候變化和環(huán)境外交的話語權(quán)。(記者 陳瑜)