如果把地球從誕生到現在的46億年時間壓縮成一天,那麼我們智人這個物種直到23時59分56秒才出現,而人類文明只有0.1秒……
在生命大爆發的寒武紀之前,地球則是一片長達數十億年的死寂。在混沌的冥古宙,地球曾發生驚心動魄的造天造地的大事。到太古宙和元古宙,地球才形成了陸地、海洋和大氣圈層。神秘的前寒武紀約佔全部地史時間的5/6,就像是黎明前的漫漫長夜。死寂的前寒武紀其實並不死寂,有太多太多人們還不完全知曉的神秘故事。可是由於沒有足夠的古生物依據,我們對地球的這段歷史知之甚少。
澳大利亞西部的前寒武紀疊層石地球最早是什麼樣的?生命的起源、大陸的起源……這些奧秘吸引著無數人,它是自然科學的頂峰。今天,帶大家一起了解穿越“石”空,探秘地球的地質學家翟明國,以及他眼中的地球故事。繁星追夢|地質學家翟明國:穿越“石”空探秘地球在翟明國的辦公室裡,擺滿了許多看起來“平平無奇”的石頭,牆根下是石頭,紙盒裡還是石頭……
在很多人眼裡“值錢”的石頭無非是翡翠、鑽石之類。但在地質學家翟明國眼裡,石頭的“年齡”和“出身”以及它記錄的地質故事才是衡量它們是否珍貴的主要標準。
翟明國辦公室內收藏的38億年的石頭
“這塊石頭38億年,是中國最老的一塊石頭。這塊是25億年。這塊彩色的石頭比較年輕,大概1億300萬年……我們主要看哪塊石頭能更好地折射出地球的歷史”。
談起自己收藏的石頭,翟明國如數家珍。翟明國研究石頭的故事,要追溯到上世紀70年代。“不是我選擇做什麼,是社會選擇讓我做什麼”1966年,18歲的翟明國即將高中畢業。各門功課優異的他,已被保送至北京大學國際政治系。但那段特殊的歷史時期,讓翟明國成為了一名知青,被選派到新疆軍馬場放馬。
初中時的翟明國(前排右一)後來的翟明國回憶起那段知青歲月,在高寒、缺乏營養等艱苦的條件下,他接受了人間真誠和無私奉獻的洗禮。對於翟明國來說,這並不是他人生的低谷,當時的他想法很簡單,就是如何把軍馬放好,如何為祖國的國防事業貢獻一份力量。
翟明國從人大附中初中畢業時的合照(1963)
翟明國在人大附中高中時的照片(1967)機會是留給有準備的人的。1973年,翟明國憑藉著高中時紮實的知識儲備,考取了新疆哈密地區第一名的好成績,最終成為西北大學地質系的一名學生。上世紀70年代中後期,為了國家實現“四化”和發展鋼鐵產業的要求,中國政府組織全國各行業共同參加富鐵礦會戰。“富鐵礦會戰”其實就是在中國尋找鐵礦,為此後的經濟復甦提供“糧食”。而地球上90%的鐵礦,都是在前寒武紀時期形成的。從西北大學地質系剛畢業的翟明國參與到了這次會戰中,從此開啟了有關前寒武紀地質的研究。
後來,翟明國考入了中國科學院地質研究所讀研究生,先後獲得碩士和博士學位。並在畢業後留在這裡主要從事“前寒武紀地質和變質地質學”領域的研究。他的研究對於人類認識地球、利用地球、保護地球有著重要的意義和影響。2009年,翟明國當選中國科學院院士。有人問他為什麼要選擇地質學?又為什麼要研究前寒武紀?對於這個問題,翟明國說,“不是我選擇做什麼,是社會選擇我做什麼。”翟明國始終堅信,“搞科學研究的一個基本點,就是要報效社會報效國家。”
岩石說明的標牌此後,翟明國透過多年的研究積累,建立了華北早寒武紀下地殼剖面,為華北地區的早期大陸演化格架建立和各類礦藏的時代分佈規律提供了理論依據。翟明國擔任大陸動力學國家重點實驗室主任,9個國家與部門的重點實驗室學術委員會主任和委員,一些國內外大學的講座教授和兼職教授;共發表論文200餘篇,SCI文章引用30000餘次。作為主要參加者獲得國家自然科學二等獎一項、中科院自然科學一等獎一項、二等獎兩項,以及其它很多獎勵。
但對於如何找到這樣一塊岩石,翟明國卻毫無頭緒。一連幾年,翟明國都一籌莫展。直到1990年在一次野外實踐中,才有了突破性進展。在河北的懷安縣,山西與河北交界的山溝裡,有個地方叫蔓菁溝。在這裡,翟明國找到了一絲希望。於是,翟明國與同事和學生,在山溝裡紮下來。功夫不負有心人,在一次科考的過程中,終於讓他們發現了這塊具有特殊意義的石頭。
翟明國(前排正中)和同行在野外考察這塊岩石的發現,首次揭開了華北前寒武紀時期,地質板塊構造形成時期的資訊密碼。而翟明國也成為了全球發現的第一人。這個發現在世界上有重要影響,被稱為20世紀九十年代前寒武紀地質研究中最大的貢獻,推動了學科的發展。
翟明國發現的岩石現在立在研究所的院子中
岩石說明的標牌此後,翟明國透過多年的研究積累,建立了華北早寒武紀下地殼剖面,為華北地區的早期大陸演化格架建立和各類礦藏的時代分佈規律提供了理論依據。翟明國擔任大陸動力學國家重點實驗室主任,9個國家與部門的重點實驗室學術委員會主任和委員,一些國內外大學的講座教授和兼職教授;共發表論文200餘篇,SCI文章引用30000餘次。作為主要參加者獲得國家自然科學二等獎一項、中科院自然科學一等獎一項、二等獎兩項,以及其它很多獎勵。
“搞科研需要人梯精神、群體精神”翟明國在高中時期,曾透過一次偶然的機會了解到“人梯精神”,後來從事科學研究的他也一直致力於宣傳“人梯精神”。當時,中國登山運動員屈銀華曾作為“中國人民大學預科”的學生,與翟明國同在人大附中(一個學校兩個牌子),他和翟明國是親密的“忘年交”。作為我國首次從珠穆朗瑪峰北坡登頂的登山隊員之一,屈銀華登頂珠峰的故事給翟明國留下終身難忘的記憶。
編導:肖春芳 宋雅娟
劉連滿做人梯底座,屈銀華脫去高山靴踩在他的肩上,透過“人梯”的形式向上攀登。最終,劉連滿因體力不支,只能停留在海拔8700米處等候,由剩下的隊員繼續登頂。1960年5月25日,中國登山隊創造了人類歷史上第一次從北坡登上珠穆朗瑪峰的壯舉。這個故事對翟明國產生了深遠的影響。在他眼裡,儘管面對一個科研專案的成功,人們總是會將目光聚焦在“尖子”上,忽略“梯子”。但在科學研究的過程中,也不能少了甘為人梯的精神。缺乏“人梯精神”、團體精神,大科學就不能做,這個科學領域就一定是落後的。
“地球是有生命的,再有40多億年就耗盡了”“地球是有生命的,有生有死。”翟國明不止一次這樣說。“地球變成現在這個樣子經歷了46億年的演化,而促成這種演化的是一些在歷史上發生重大的地質事件。地質事件往往成群出現,持續幾萬年,甚至幾十萬年或上百萬年。這些地質事件群往往看起來無規律可循,甚至在地球的歷史上不會重複出現。”
正是因為這種“無規律、不重複”的事件群,讓地球的每一個時期變得獨一無二。換句話說,地球適合人類生存的階段,也是獨一無二的。地球的演化是不可逆的,礦產資源的成礦體系是不可重複的。翟明國的團隊在國際前寒武紀學界率先提出這個理論,並對傳統的地質學“將古今論”的原理(用現在的地質現象當做研究過去地質變化的鑰匙Thepresent is key to thepast)進行了補充和修正。
海上的岩漿湧流
地球的內部能量,按照放射性同位素的衰變計算,再有四十多億年就耗盡了,那時候的地球將會死去。沒有脈搏(地震和構造運動),沒有呼吸(火山和物質迴圈),地球本身就沒有了“生命”。地球沒有了我們人類需要的氧和水,將變成一顆“死星”。並且,是不可逆轉的“死去”。地球未來終會消亡,人類又將何去何從?翟明國表示:正因如此,我們現在才需要研究地球是怎麼演化到現在的,從現在到未來又會怎樣。將來必然還要有一門科學叫未來地質學,研究幾十億年之後地球的模樣,地震還能否出現,水和氧氣的變化,以及岩石會有什麼變化,人類的生存環境會如何變化。這些非常深奧,是自然科學奧妙中的王冠。“儘管這些研究可能不能改變地球終會消亡的自然規律,但深入的探索能讓人類更瞭解地球,利用地球,與地球和諧共處,並探索地球村的未來。”“雖然地球終將死去,但人們不必杞人憂天,在40億年的地球歷程中有文明記錄的歷史不過幾千年到一萬年,還有幾十億年生命的地球,人們的智慧一定能夠解決‘將來’的問題,我們需要科學和必須依賴科學。”翟明國說。
來源: 光明網微信公眾號