■记者张潇

周卫健:致力读懂黄土密码

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在位于西安的中国科学院地球环境研究所,记者见到了周卫健院士,她精神十足,随和亲切。从英文翻译转行到地质学专业,这位“半路出家”的中科院院士有着堪称传奇的经历。

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“在海拔5000多米的高原地区采集样本,是为了获得大气14C(碳十四)的自然本底数据,从而更好地研究气候环境变化的自然规律和人为影响,为环境治理与经济社会发展提供科学思路。”前不久,《中国科学报》记者在中国科学院地球环境研究所采访中国科学院院士周卫健时,正好赶上她刚刚从西藏采集二氧化碳样本回来。

从英语翻译到地质学博士

■通讯员 张梅 本报记者 张行勇

而这,正是基础科学研究的重要价值。

1973年,20岁的周卫健进入贵州大学英语系学习。通过对着镜子练嘴型、发声来练发音,查字典和阅读英文书籍学习词汇和句子;凭着不怕吃苦、刻苦努力的精神,周卫健的成绩一直名列前茅。优秀的表现,使得周卫健被中国科学院地球化学所选中,担任外事翻译。在从事地球化学领域的科技外事工作中,她逐渐被研究所内浓厚的科研氛围所熏陶,对地球科学产生浓厚兴趣。后来她进入贵州师范大学地理系,系统学习了地理学课程。

“在海拔5000多米的高原地区采集样本,是为了获得大气14C的自然本底数据,从而更好地研究气候环境变化的自然规律和人为影响,为环境治理与经济社会发展提供科学思路。”前不久,《中国科学报》记者在中国科学院地球环境研究所采访中国科学院院士周卫健时,正好赶上她刚刚从西藏采集二氧化碳样本回来。

解译黄土中的地球环境变化历史

1987年,周卫健赴澳大利亚国立大学学习实验技术,同时抓住机会,攻读地理系硕士学位课程。周卫健的成绩是班里第一名,澳大利亚的导师曾建议她硕博连读,但是考虑到研究室需要人手开展工作,她婉拒了硕博连读的邀请回到了西安。

而这,正是基础科学研究的重要价值。

在大约距今260万年开始的第四纪,生物界的面貌已接近现代,灵长目中的一支完成了从猿到人的进化。在几百万年的环境变迁中,地球上留下了各种记载变迁的印记。

为了进一步扩充专业知识、提高自己的科研能力,周卫健又产生了读博士的念头。1992年,她和众多学生一起,参加了西北大学地质系的统一博士生考试并顺利入学。她的博士毕业论文入选1999年首届全国百篇优秀博士论文,当年陕西省一共只有4篇论文入选。

解译黄土中的地球环境变化历史

近百年来,世界上众多科学家们一直希望并致力借助现代科学技术手段,通过研究这些印记,探索地球环境演化的规律,为人类可持续健康发展提供科学依据。

学术成果获国际赞誉

在大约距今260万年开始的第四纪,生物界的面貌已接近现代,灵长目中的一支完成了从猿到人的进化。在几百万年的环境变迁中,地球上留下了各种记载变迁的印记。

分布在中国北方的广袤黄土堆积,不仅系统地记录了第四纪以来区域气候变化历史,也记录了地磁极性转换以及地磁漂移信息,是地球环境研究的理想对象,被誉为过去环境变化研究的三大支柱之一。

周卫健院士多年来一直从事第四纪科学与气候变化研究,其中对于宇宙成因核素环境示踪和新仙女木期气候变化研究在国际学术界赢得广泛赞誉。

近百年来,世界上众多科学家们一直希望并致力借助现代科学技术手段,通过研究这些印记,探索地球环境演化的规律,为人类可持续健康发展提供科学依据。

但基于磁性地层建立中国黄土—古土壤序列的年代框架时,却与海洋沉积的磁性转换界线存在差异,这使得黄土记录的古气候事件的全球对比研究有很大的不确定性。而应用宇宙成因核素10Be示踪地磁场演化具有较高的敏感性,能够捕获地磁场变化的微弱信号,通过分析与地球磁场强度相关的核素产率变化信息,可以重建古地磁场相对强度变化的历史,从而标定地磁极性倒转事件的确切层位,建立黄土地层可靠的年代序列。

大约78万年前,地球南北磁极曾经发生过颠倒。为了研究这一事件发生的年代,科学家们通过对海洋记录样品和中国黄土沉积物记录进行古地磁分析,发现两者所得出的布容——松山地磁转换界线记录不同步。针对这一问题,周院士和她的团队首次提出了把黄土10be记录中的地磁场影响与气候影响分离开的思路和方法,通过10be示踪明确了b/-m界线位于s7,与海洋记录的时间一致,解决了b/-m地磁极性倒转界线在黄土和海洋记录中不同步的科学难题,为建立中国黄土可靠年代标尺和古气候记录的全球对比研究作出了贡献。

分布在中国北方的广袤黄土堆积,不仅系统地记录了第四纪以来区域气候变化历史,也记录了地磁极性转换以及地磁漂移信息,是地球环境研究的理想对象,被誉为过去环境变化研究的三大支柱之一。

皇家88平台注册,然而,我国黄土成因复杂,黄土10Be浓度包含了粉尘、降水等复杂信息,不少地学工作者认为不可能对黄土中的10Be进行示踪古地磁场强度变化研究。前人的研究主要是利用黄土10Be进行古气候研究。利用中国黄土10Be研究地磁场强度变化一直是国际学术界的难题。

在东亚古气候的新仙女木事件和末次冰消期季风气候不稳定性研究中,周卫健院士首先揭示了东亚季风新仙女木气候突变事件的可靠地质证据,指出其具有寒冷性质和季风降水增加的特点,并较早提出高纬气候相互作用对过去季风突变事件的影响机制。

但基于磁性地层建立中国黄土—古土壤序列的年代框架时,却与海洋沉积的磁性转换界线存在差异,这使得黄土记录的古气候事件的全球对比研究有很大的不确定性。而应用宇宙成因核素10Be示踪地磁场演化具有较高的敏感性,能够捕获地磁场变化的微弱信号,通过分析与地球磁场强度相关的核素产率变化信息,可以重建古地磁场相对强度变化的历史,从而标定地磁极性倒转事件的确切层位,建立黄土地层可靠的年代序列。

如果能攻克这一问题,就可以为研究更长尺度的环境变化开辟新的研究方向。

全面培养学生科研兴趣与能力

然而,我国黄土成因复杂,黄土10Be浓度包含了粉尘、降水等复杂信息,不少地学工作者认为不可能对黄土中的10Be进行示踪古地磁场强度变化研究。前人的研究主要是利用黄土10Be进行古气候研究。利用中国黄土10Be研究地磁场强度变化一直是国际学术界的难题。

周卫健团队瞄准了这一科学难题,创造性地提出将影响黄土10Be浓度的气候因素与地磁场因素分离的思想,解决了在距今78万年左右的“布容—松山(B/M)地磁极性倒转事件”在黄土和海洋记录中不同步的重大科学难题,为建立中国黄土可靠年代和改善海陆古气候对比提供了可靠的年代标记,强化了中国黄土在全球变化研究中的地位和意义。

周卫健院士十分关注研究所的人才引进和培养工作,抓住机会吸引最优秀的海外人才来所工作,开辟新的学科方向。“有时候参加国际学术会议、国际项目合作,一旦发现研究所发展急需的优秀海外人才,就抓住机会尽快把他们吸引回来。”

如果能攻克这一问题,就可以为研究更长尺度的环境变化开辟新的研究方向。

大约在距今12500年,北半球发生快速降温事件,突然的降温使迁移到高纬度地区的动植物大批死亡,直至距今11500年左右,气温又开始回升。这就是古气候研究中著名的“新仙女木”事件。仙女木是在这一时期的沉积层中发现的一种植物花粉。

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