文｜《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者徐可瑩 李思輝
39歲的孫亞?wèn)|不久前收獲了人生第4篇Science論文。第一作者兼通訊作者的標(biāo)注，讓他的貢獻(xiàn)躍然紙上。進(jìn)入不惑之年前，他扎實(shí)地立住了自己的科研人設(shè)。
這也是他本人最喜歡的一篇Science論文?！耙?yàn)樗囊饬x足夠重要，能夠啟發(fā)大家把現(xiàn)代社會(huì)的變化跟生物滅絕更緊密地結(jié)合起來(lái)?！睂O亞?wèn)|現(xiàn)任中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，他向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》講述了這篇論文背后的故事。
把時(shí)針回?fù)?4年，那是一個(gè)夏天，在山東海陽(yáng)市東部海域的一處沙灘上，走來(lái)一個(gè)少年。他看起來(lái)十四五歲的樣子，懷里揣著一本英國(guó)推理小說(shuō)作家阿加莎·克里斯蒂的《東方快車(chē)謀殺案》。
一屁股坐下后，少年迫不及待地翻開(kāi)了書(shū)。風(fēng)聲、海浪聲交錯(cuò)襲來(lái)，在他耳邊作響。不知不覺(jué)中，少年腦中陸續(xù)浮現(xiàn)出兇殺現(xiàn)場(chǎng)的證物——手帕、匕首、未燒盡的紙屑、猩紅睡袍……他忍不住蹙起眉頭：到底誰(shuí)才是真正的兇手？
24年后，這位出身海濱小鎮(zhèn)、癡迷于偵探小說(shuō)的少年早已長(zhǎng)大，他就是孫亞?wèn)|。與《東方快車(chē)謀殺案》中的大偵探波洛一樣，孫亞?wèn)|也借助這項(xiàng)研究，清晰有序地“偵破”了一起發(fā)生于2.52億年前的“大謀殺”。
孫亞?wèn)|，受訪(fǎng)者供圖
誰(shuí)是兇手？
2.5億年前的二疊紀(jì)末生物大滅絕，是近5億多年來(lái)地球上發(fā)生的最大規(guī)模的滅絕事件。在這場(chǎng)災(zāi)難中，地球上約95%的海洋生物物種和約75%的陸地生物物種在短短6萬(wàn)年內(nèi)全部滅絕，復(fù)雜多樣的生命幾乎從地球上被抹去。
科學(xué)界的主流觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，此次大滅絕與大規(guī)模火山爆發(fā)有關(guān)。這些火山釋放的熔巖常達(dá)到百萬(wàn)立方公里級(jí)別，對(duì)環(huán)境造成災(zāi)難性的影響。火山爆發(fā)還釋放出巨量二氧化碳，導(dǎo)致了氣候變暖、海洋缺氧等一系列后果，快速的氣候變化破壞了海洋及陸地生態(tài)系統(tǒng)。
地球上的生命經(jīng)過(guò)40多億年的演化，具有極強(qiáng)的韌性，很多物種能夠適應(yīng)非常惡劣的環(huán)境。事實(shí)上，類(lèi)似西伯利亞的火山爆發(fā)事件在地球歷史上發(fā)生過(guò)很多次，但沒(méi)有哪一次的規(guī)模能與二疊紀(jì)末生物大滅絕相比。
將地球上的生命抹去是一件極其困難的事情。這意味著二疊紀(jì)末生物大滅絕背后的機(jī)制也許更加復(fù)雜，“主謀”另有其人。
“如果將二疊紀(jì)末生物大滅絕比作一場(chǎng)混沌的謀殺案，揪出它的始作俑者很重要?！睂O亞?wèn)|說(shuō)。
2018年，孫亞?wèn)|還在德國(guó)埃爾朗根—紐倫堡大學(xué)做助理研究員，研究課題之一是利用深海沉積物中微體化石的氧同位素重建海水的溫度。在重建特提斯洋的溫度變化時(shí)，他敏銳察覺(jué)到其大洋東西緣的溫度變化數(shù)據(jù)是不一致的。結(jié)合現(xiàn)代海洋學(xué)的知識(shí)，孫亞?wèn)|大膽推測(cè)：海溫的差別可能是深時(shí)（地質(zhì)時(shí)間概念）的厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致的。
此后一年多，孫亞?wèn)|并未騰出時(shí)間來(lái)深究這個(gè)假設(shè)。直到2021年春季，因?yàn)樾鹿谝咔榈木壒?，身在德?guó)的孫亞?wèn)|突然多出了大把閑暇。天氣不錯(cuò)的時(shí)候，他經(jīng)常帶孩子去家附近的小公園打發(fā)時(shí)間。孩子在游樂(lè)區(qū)玩耍，孫亞?wèn)|就在旁邊的草地上閱讀。之前關(guān)于厄爾尼諾的猜想重新闖入腦海。
孫亞?wèn)|在德國(guó)
為了在授課時(shí)更好地向?qū)W生解釋一些基本概念，孫亞?wèn)|養(yǎng)成了廣泛閱讀的習(xí)慣。趁著封控的幾個(gè)月“空窗期”，孫亞?wèn)|將所有能搜索到的與厄爾尼諾現(xiàn)象、現(xiàn)代氣候變化、海洋循環(huán)等有關(guān)的通識(shí)詞條都打印出來(lái)，通讀了一遍。
“包括熱帶氣旋、大氣環(huán)流等，都看了一遍。大氣和海洋的耦合機(jī)制是相當(dāng)復(fù)雜的，你要從零開(kāi)始去理解所有的變化，只有站在前人的基礎(chǔ)上，才可能激發(fā)出一些新的想法。”
由于通識(shí)性的詞條與最前沿的科研動(dòng)態(tài)差距明顯，孫亞?wèn)|有針對(duì)性地閱讀了大量學(xué)術(shù)論文。透過(guò)古現(xiàn)代海洋、氣候相關(guān)的不同概念，孫亞?wèn)|想到了多年前令他沉醉其中的《東方快車(chē)謀殺案》。在這樁奇案中，車(chē)上的每一位乘客都是兇手，他們共同制造了一起看似毫無(wú)邏輯、實(shí)則具備強(qiáng)因果關(guān)系的兇案。
“這與二疊紀(jì)末生物大滅絕的情況是相似的，厄爾尼諾很有可能是策動(dòng)和謀劃這起案件的‘元兇’?！?/span>
小心求證
某種程度上，做科研與偵破案件有著異曲同工之妙?！爸匾氖呛罄m(xù)的論證過(guò)程，要拿出足夠的證據(jù)。”孫亞?wèn)|說(shuō)。
為了論證厄爾尼諾與二疊紀(jì)末生物大滅絕之間的關(guān)系，孫亞?wèn)|主要拿出了兩個(gè)方面的證據(jù)：沉積地球化學(xué)代用指標(biāo)和復(fù)雜地球系統(tǒng)科學(xué)模式模擬。
孫亞?wèn)|此前是做海洋溫度指標(biāo)的。通過(guò)分析被稱(chēng)為“牙形刺”的微小生物牙齒化石中的氧同位素，他得出了二疊紀(jì)末氣候變暖的具體規(guī)模。進(jìn)一步研究世界各地的“牙形刺”溫度記錄后，孫亞?wèn)|發(fā)現(xiàn)，低緯度和中緯度地區(qū)之間的溫度梯度在二疊紀(jì)末下降顯著。
但僅靠分析指標(biāo)是無(wú)法將“案情”講述清楚的，也不夠有說(shuō)服力?！爸笜?biāo)只能在有限的地理位置做幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，要看清全貌，還得借助超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬?！?/span>
因疫情緣故，孫亞?wèn)|只能通過(guò)線(xiàn)上方式尋找合作者。經(jīng)熟人介紹，他認(rèn)識(shí)了一位相見(jiàn)恨晚的“網(wǎng)友”——來(lái)自英國(guó)布里斯托大學(xué)的高級(jí)研究員Alexander Farnsworth，也就是后來(lái)這篇論文的共同一作。
Alexander擅長(zhǎng)利用綜合建模方法研究?！?dú)庋h(huán)在氣候變化中的作用。聽(tīng)孫亞?wèn)|介紹后，Alexander欣然接下了這根合作研究的橄欖枝。
最新發(fā)表的這篇論文將2.52億年前的故事講得很完整、很簡(jiǎn)潔。但事實(shí)上，孫亞?wèn)|和Alexander在背后付出了巨大的試錯(cuò)成本，僅超算模擬的環(huán)節(jié)就耗費(fèi)了他們一年半時(shí)間，“這還只是冰山一角”。
他們大概每?jī)蓚€(gè)星期就要開(kāi)一次線(xiàn)上會(huì)議，深入討論超算模擬的階段性結(jié)果。地球系統(tǒng)科學(xué)模擬相比指標(biāo)更加直觀(guān)，但因其數(shù)學(xué)化的內(nèi)在邏輯，運(yùn)行結(jié)果不能立即使用，需要編程分析模擬數(shù)據(jù)，并與指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)比對(duì)?！癆lexander是一名非常杰出的科學(xué)家，他友好樂(lè)觀(guān)，堅(jiān)忍不拔，后來(lái)也變成了我最好的朋友之一。我們經(jīng)常要非常認(rèn)真地去核實(shí)模擬的結(jié)果，如果與指標(biāo)不符合，我們要搞清楚原因是什么?！?/span>
孫亞?wèn)|（右），Alexander Farnsworth（左）與友人
超算模擬用了一年半時(shí)間，分析結(jié)果又用了差不多一年時(shí)間。在兩個(gè)團(tuán)隊(duì)研究人員的“小心求證”下，大滅絕的真相逐漸浮出水面。他們指出，巨型海洋變暖厄爾尼諾事件是導(dǎo)致大約2.52億年前地球上最大規(guī)模生命滅絕的關(guān)鍵因素。
近年來(lái)，不斷變化的厄爾尼諾引起了降雨模式和溫度的巨大改變。例如，它曾導(dǎo)致2016年澳大利亞大堡礁大范圍的珊瑚白化；2023年6月北美發(fā)生熱浪等極端天氣，當(dāng)時(shí)氣溫比正常溫度高出約15攝氏度。由于出現(xiàn)在太平洋的強(qiáng)烈厄爾尼諾，2023年至2024年也成為有記錄以來(lái)全球最熱的年份之一。另外，人為引起的二氧化碳增加導(dǎo)致世界各地的災(zāi)難性干旱和火災(zāi)頻發(fā)。
在人類(lèi)干預(yù)背景下，未來(lái)的厄爾尼諾是否會(huì)持續(xù)增強(qiáng)呢？這個(gè)問(wèn)題目前在學(xué)界仍存在很大爭(zhēng)議。
將這些短時(shí)災(zāi)難分開(kāi)來(lái)看，似乎意識(shí)不到其危害性。但孫亞?wèn)|等的研究指出，年際氣候變率增強(qiáng)與背景氣候態(tài)變暖疊加的復(fù)合效應(yīng)將造成毀滅性的結(jié)果，二疊紀(jì)末生物大滅絕就是前車(chē)之鑒。
“在二疊紀(jì)末大滅絕期間，厄爾尼諾持續(xù)了更長(zhǎng)時(shí)間，經(jīng)常造成持續(xù)的大范圍炎熱干旱，隨后是短促的突然降水。這樣的氣候到處都是，這使得任何物種都很難適應(yīng)。”孫亞?wèn)|介紹道。這也解釋了為何在大滅絕中，陸地物種滅絕與海洋物種滅絕存在時(shí)間差。
從去年到今年，美國(guó)、加拿大等多地出現(xiàn)野火，都與目前的全球變暖大背景有關(guān)。這些災(zāi)難導(dǎo)致一些小城市需要遷移，強(qiáng)厄爾尼諾還導(dǎo)致了亞馬孫雨林的退化?！艾F(xiàn)在大家關(guān)注少，是因?yàn)槟壳鞍l(fā)生的規(guī)模較小，但我們的研究發(fā)現(xiàn)野火頻發(fā)、珊瑚死亡和森林退化在二疊紀(jì)末生物大滅絕時(shí)期都曾發(fā)生過(guò)。想到它們與生物滅絕的關(guān)系，我就有些心悸?！?/span>
真相只有一個(gè)
除研究本身的意義外，出色的寫(xiě)作也是孫亞?wèn)|偏愛(ài)這篇論文的原因。他平時(shí)很喜歡閱讀，在撰寫(xiě)這篇論文時(shí)，花費(fèi)了很多心思來(lái)打磨文字，“爭(zhēng)取讓每個(gè)字、每個(gè)句子都順暢優(yōu)美”。Science的主編及編輯對(duì)這篇文章都給予了高度評(píng)價(jià)，給了他們7頁(yè)的版面。
孫亞?wèn)|在科研上“開(kāi)竅”較早。
2004年，他考入中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）并一路拿下博士學(xué)位。在德國(guó)度過(guò)9年后，孫亞?wèn)|于2022年回到母校任職。目前，他已經(jīng)收獲4篇Science論文：24歲時(shí)，他便以第二作者的身份發(fā)表了自己的首篇Science，27歲時(shí)發(fā)表首篇第一作者研究短文（report），28歲發(fā)表第一篇論評(píng)，39歲發(fā)表第一篇研究長(zhǎng)文（research article）。
被問(wèn)及研究風(fēng)格時(shí)，孫亞?wèn)|想了想，“我不喜歡和別人一樣，只做自己感興趣的事情。”
高中時(shí)，孫亞?wèn)|曾對(duì)古代建筑特別癡迷，甚至一度想從事建筑設(shè)計(jì)行業(yè)。因?yàn)閷?duì)建筑師而言，每件作品都是世界上獨(dú)一無(wú)二的。那種跳出常規(guī)審美、固定范式的創(chuàng)新精神，是孫亞?wèn)|無(wú)比推崇的。
機(jī)緣巧合下，孫亞?wèn)|沒(méi)能走上建筑師之路，轉(zhuǎn)而扎進(jìn)了科學(xué)的世界。但就算每天與巖石、礦物、古生物打交道，他依舊堅(jiān)持“獨(dú)一無(wú)二”的追求?！拔业挠^(guān)念是在想法上要超越前人，在別人想不到的地方做研究，不喜歡隨大流，更不會(huì)去追熱點(diǎn)?！?/span>
地球生物學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，恰好為孫亞?wèn)|提供了一幅永無(wú)止境的探索圖景。某種程度上看，地球生物學(xué)是一個(gè)永遠(yuǎn)處在進(jìn)行時(shí)的學(xué)科——因?yàn)闆](méi)有人能夠徹底揭開(kāi)數(shù)億年前的全部真相?！暗@就是我最感興趣的地方。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們知道了很多，但同樣也不知道很多，我想去挖掘那些不知道的東西。”
孫亞?wèn)|在野外與同學(xué)們一起工作
孫亞?wèn)|和學(xué)生
而地球生物學(xué)的研究工作，就是利用一切手段盡可能接近真相的過(guò)程?！翱茖W(xué)家要將自己視作一位敬業(yè)的偵探，無(wú)論面對(duì)的是怎樣的陳年舊案、疑難奇案，都不放棄對(duì)真相的極致追求?！睂O亞?wèn)|說(shuō)。
因?yàn)榭茖W(xué)家和偵探都知道，找到真相雖然很難，但真相客觀(guān)存在，而且永遠(yuǎn)只有一個(gè)。
參考文獻(xiàn)：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2030
鏈接：受《東方快車(chē)謀殺案》啟發(fā)，他一作兼通訊發(fā)論文—新聞—科學(xué)網(wǎng)
（原載 科學(xué)網(wǎng) 2024年10月4日）
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