——周衛(wèi)健院士和她的地球科學研究
本報記者 張梅 通訊員 張行勇
8月的一個上午，在中科院地球環(huán)境研究所，我們見到了剛剛從西藏出野外采集二氧化碳樣本回來的周衛(wèi)健院士。她介紹，在海拔5000多米的高原地區(qū)采集二氧化碳樣本，是為了更好地研究氣候環(huán)境變化的自然規(guī)律和人為影響，為環(huán)境治理與經(jīng)濟社會發(fā)展提供科學思路。這正是基礎(chǔ)科學研究的重要價值。
我們的話題就從周院士和她的地球科學研究開始。
破解黃土中的演化密碼
在大約距今260萬年的第四紀，生物界的面貌已接近現(xiàn)代，靈長目完成了從猿到人的進化。在幾百萬年的環(huán)境變遷中，地球上留下了各種記載變遷的“印記”。
放射性元素鈹10是其中重要的“印記”核素，在示蹤古地磁場變化研究領(lǐng)域具有不可取代的重要地位。我國黃土成因復雜，黃土鈹10濃度包含了粉塵、降水等復雜信息，不少地學工作者認為不可能對黃土中的鈹10進行示蹤古地磁場強度變化研究。
周衛(wèi)健團隊瞄準了這一科學難題，創(chuàng)造性地提出將影響黃土鈹10濃度的氣候因素與地磁場因素分離的思想，解決了在距今80萬年左右的“布容—松山（B/M）地磁極性顛倒事件”中黃土和海洋記錄不同步的重大科學難題，為建立中國黃土可靠年代和改善海陸古氣候?qū)Ρ忍峁┝丝煽康哪甏鷺擞?，強化了中國黃土在全球變化研究中的地位和意義。
大約在距今12500年左右，北半球發(fā)生快速降溫事件，突然的降溫使遷移到高緯度地區(qū)的動植物大批死亡，直至距今11500年左右，氣溫又突然回升。這就是古氣候研究中著名的“新仙女木”（YoungerDryas）事件。
在對這一事件的研究中，以我國黃土高原為代表的中緯度地區(qū)，有著和高緯度地區(qū)不同的變化特征。周衛(wèi)健在黃土和泥炭地層中檢測出東亞“新仙女木”事件的地質(zhì)生物證據(jù)，并提出該事件在中低緯地區(qū)具有百年尺度干冷—濕冷—干冷的季風氣候波動特征，糾正了國際研究中長期以來對東亞“新仙女木”事件以暖濕氣候為特征的認識。
這些突破性的研究成果在全球增溫的背景下，為東亞乃至全球氣候預(yù)測及其相應(yīng)對策提供了科學依據(jù)及歷史相似型，推動了氣候變化成因的研究。
為古“印記”定年
碳14是地質(zhì)和考古定年中重要的放射性同位素。上世紀80年代末，我國測年手段比較落后，“定年”成為相關(guān)科學研究中的難題。周衛(wèi)健帶領(lǐng)團隊展開攻關(guān)，建立了微克級碳量的制樣裝置，并構(gòu)成了一套測年方法序列，解決了地質(zhì)、考古小樣品的測年難題。
這一研究方法的突破，不僅推動了地學研究，還成功為藍田猿人、青銅器、兵馬俑等定年，為中國文明史的研究提供了科學依據(jù)，推動了我國碳14年代學發(fā)展。
也正是為了突破我國地球環(huán)境科學研究中可靠年代標尺的建立和環(huán)境過程的示蹤瓶頸，2006年8月，由科技部、中國科學院和教育部共同支持的“西安加速器質(zhì)譜中心”正式成立。
在周衛(wèi)健的嚴格要求和努力下，西安加速器質(zhì)譜各項指標達世界先進水平，被譽為“世界同類設(shè)備的最高水平”。該中心可進行高精度年代學研究、宇宙成因核素的環(huán)境過程示蹤等領(lǐng)域的分析測試，為我國科學家獲得地學研究原創(chuàng)性學術(shù)成果提供技術(shù)保障。
“正是這一系列研究技術(shù)和方法的創(chuàng)新，我們才能在基礎(chǔ)研究中取得重大突破，才能作出國際研究中得到共識的科研成果?！?nbsp;
搖椅上的“靈光一現(xiàn)”
在鈹10研究中，周衛(wèi)健把氣候因素與地磁場因素分離的創(chuàng)新思想，被稱為“佛羅倫薩猜想”。它得益于周衛(wèi)健在意大利學習加速器質(zhì)譜分析技術(shù)與應(yīng)用時，在搖椅上的“靈光一現(xiàn)”。
當時，由于所在實驗室裝修，周衛(wèi)健在住處的搖椅上冥思苦想如何對黃土中的鈹10進行研究。突然一個靈感，“將磁化率視為分離黃土鈹10濃度中受季風降水影響的代用指標”，她也顧不得實驗室裝修的氣味，立刻召集學生模擬計算，果然得到了預(yù)想的結(jié)果。“當時就像中了大獎一樣興奮，立刻回國進行系統(tǒng)分析研究?！崩_這一領(lǐng)域的難題終于得以突破。
成就這個“靈光一現(xiàn)”的，正是周衛(wèi)健幾十年的積累與鉆研。當選為中國科學院院士后，她被問得最多的是“你學外語出身，為何能成為自然科學領(lǐng)域的科學家”？
事實上，正是扎實的外語功底，幫她更好地積淀專業(yè)知識。早在周衛(wèi)健擔任中科院地球化學研究所科技翻譯之時，她就完成了在貴州師范大學地理系的學習，并成為中科院在西安籌建“黃土與第四紀地質(zhì)實驗室”的首批研究人員。之后，在被派往澳大利亞學習碳14分析技術(shù)期間又以第一名的優(yōu)異成績完成了澳大利亞國立大學地理系碩士學業(yè)，并放棄直博機會，回國建立放射性碳測年實驗室。在這一工作取得階段性突破之后，周衛(wèi)健考入西北大學地質(zhì)系，攻讀博士學位，師從著名地質(zhì)古生物學家薛祥煦教授。
地球科學專業(yè)知識的系統(tǒng)學習、研究所一線的科學研究就像厚重的黃土地，為她科學研究中的諸多“idea”提供了豐厚的土壤，并結(jié)出累累碩果。
這些成果，不僅推動了整個學科領(lǐng)域的研究，還為西部大開發(fā)以及環(huán)境治理提供了科學決策的依據(jù)。隨著應(yīng)對氣候環(huán)境變化成為全人類共同話題，周衛(wèi)健也更加關(guān)注基礎(chǔ)研究的現(xiàn)實意義，帶領(lǐng)團隊在生態(tài)建設(shè)、空氣污染治理方面繼續(xù)深耕。
