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南極科考:不走別人走過的路
2018-08-02 08:23:09 來源: 科技日報
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      “沿著前人的腳印,走出更深的腳印是創新;踏出新的腳印,走一條自己的新路更是創新。”談及20年前獨特的“企鵝考古法”,73歲的中國科技大學教授孫立廣説,這是“逼”出來的創新。當時,與他的知識積累相關的領域已有權威科學家和研究機構在承擔。為抓住一生中難得的機會,只能劍走偏鋒。

      1400萬平方公裏的廣袤南極大陸是天然實驗室,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,人類對南極探索進入科學時代。但直到1984年,古老南極才接收到我國首次南極科考隊到來的信息。

      作為後來者,要提升我國在國際南極事務中的作用,必須闖出一條富有中國特色的創新道路。

      30多年來,我國南極事業從無到有,由小到大,已初步建成國家南極觀測網和“一船五站一基地”的南極考察保障平臺,並凝練出“愛國、拼搏、求實、創新”的南極精神。

      9年研究一個不經意冒的“泡”

      1998年,中科院青藏高原研究所研究員劉小漢帶領3名隊員首次闖入冰裂縫密布的格羅夫山地區,在開展地質考察的同時,對冰川和冰蓋運動形成的痕跡——冰川地貌現象發生了興趣。

      冰川地貌與地質有關聯,但直言不太懂行的劉小漢覺得“有搞頭”的依據是,當時南極古氣候界的兩個觀點在“打架”:在主流科學家看來,1400萬年前南極冰蓋形成以來,冰蓋是基本穩定、無變化的,也有個別美國科學家根據南極橫斷山發現的假山毛櫸和硅藻化石,提出南極冰蓋形成後出現過大規模融化垮塌的假説。

      “在早期南極研究中,有時候因為腦瓜裏不經意冒的一個‘泡’,就可能走到國際前列。”劉小漢告訴記者,在好奇心驅使下,9年間,他和團隊累計進入格羅夫山5次。

      “我們從5個方面、通過5種手段,對冰川地貌(冰蝕風蝕界線、風棱石)、沉積岩成岩環境、宇宙成因核素暴露年齡、古土壤年齡、苞粉組合進行綜合研究後得出結論,南極大冰蓋在上新世暖事件期間曾經發生過大規模融化垮塌事件,流失的冰雪體積可能佔南極冰蓋總體積的1/3。”2009年,地球科學領域知名期刊《地球與行星科學通報》刊發了我國科學家的這項研究,在佐證假説的同時,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

      企鵝是南極的標志性動物。之前對它的研究並不少。思慮再三,孫立廣希望開辟一個新的研究渠道,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,通過雨雪的衝刷聚集到湖泊中,形成水、土、氣和生物界面上的物質循環。通過含有企鵝糞土的湖泊沉積層微量元素分析,可以了解人類活動對南極生態的影響,研究歷史時期企鵝數量的變化與氣候變化之間的關係。

      這項研究當時並不被看好。

      剛到南極,孫立廣喪氣地發現,企鵝將巢穴築在海濱、丘陵的亂石上,向外強勁噴射出的粉紅泛白糞流,很快被風雨和冰雪融水衝刷掉了,找不到企鵝糞土層。

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

      這根泥芯開拓了“南極無冰區生態地質學”這一新方向,還被成功地延伸到了整個南極洲、北極等更多區域的生態地質學的研究上。

      敢走別人想走而走不成的路

      “南極科學體係就像一座建築宏偉的大廈,有它獨有的‘四梁八柱’——即基本科學問題。”在中國極地研究中心副主任孫波看來,對基本科學問題的求解創新意義更大。“我們要敢走別人想走而走不成的路,幹別人想幹而幹不成的事。”

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

      全球氣候變化帶來了氣溫變化,最核心的是導致冰蓋融化,海平面上升。但人類在準確預測海平面變化上存在挑戰,原因是對冰蓋動力學的認識還不夠。

      “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、形成體係。”2002年,在16年極地工作經驗基礎上,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年論文發表,前後花了近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幹出來的創新。”

      2003年—2004年在英國做訪問學者期間,孫波將研究目標進一步聚焦,在劍橋大學一個酒吧中,幾位國際同行以水當筆,在吧臺上勾畫南極前沿熱點,熱烈討論雷達冰川學前景——這被認為是一種能夠穿過上千米冰層看到地下的新手段。

      研究對象甘布爾採夫山脈位于南極冰穹A地區。但那時我國後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去冰穹A。回來後孫波卻遺憾地發現,沒有獲得足夠多的數據。

      再次組隊前往冰穹A已是3年後。

      2009年,中國、英國、日本三國的9位專家學者在《自然》發表文章,首次找到冰蓋起源地的直接地貌證據,並揭示出冰蓋穩定性及其演化與氣候變化之間存在復雜的非線性關係。

      “大家都知道冰穹A自然條件惡劣,第二次去時我真的陶醉其中,因為知道要的是啥。”孫波説,“十年磨一劍”的創新需要付出很多,但同樣充滿樂趣。

      2017年,我國政府首次發布的白皮書性質的南極事業發展報告顯示,多年以來,我國在南極冰川學等領域取得一批突破性成果。

      “以前,我們更關心自己家門口發生的事,現在視野更加國際化。”多名採訪者提到,我國正在倡議以我為主導的全球性國際大科學計劃——“三極”計劃,擴大我國科技影響力,提升我國應對區域與全球氣候變化和環境外交的話語權。

      專家點評

      南極是天然實驗室,但因為極端自然環境和難以到達,至今有能力在南極洲建立科考基地開展長期科學考察的也只有20多個國家,且多數為發達國家。

      隨著人類對南極探索的深入,許多石破天驚的秘密不斷被揭開。對自然的敬畏和好奇心,正是創新認知的永續源泉。隨著我國國力的增強和極區後勤保障能力的提高,雖然是後來者,但我們更有後來居上、獨辟蹊徑的勇氣,在對南極洪荒冰原探索中,貢獻具有中國特色的南極考察研究方案和新認知。

      我國30多年的南極科考實踐也再一次證明,中華民族能在南極這個大舞臺上展翅飛翔,是因為有一種精神叫南極精神,它凝練了中華兒女愛國、拼搏、求實和創新的精神內涵。

      (點評人:自然資源部極地考察辦公室原主任、自然資源部海洋—大氣化學與全球變化重點實驗室主任 陳立奇)

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【糾錯】 責任編輯: 李浩
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