进军万米深地，他们数次“十年磨一剑”

来源：滚动播报

（来源：科创中国）

近年来，异常高温、特大暴雨和超级干旱频发，人们普遍认为这是全球变暖在作祟。但西方有一种观点乐观地认为，地球已经开始向冷期转变，因此无须担心温室气体排放。

这种说法科学吗？今年6月，中国科学家通过我国渭河盆地512米钻孔岩芯，重建了过去200万年东亚季风变化历史，发现温暖期至少还将持续1.2万年！有力驳斥了上述说法。

而512米钻孔只是“前菜”，7月28日“正菜”上桌——“渭河盆地深钻计划”开钻，一期工程计划钻探深度3000米，二期将获取超万米的沉积记录，从而解锁东亚6600万年的气候变迁密码。届时，科学家将在气候学界发出更坚定的中国声音。

“我国渭河盆地新生代沉积厚7500米，是世界一流新生代气候环境变化珍贵档案。”项目负责人、中国科学院地球环境研究所（以下简称地球环境所）研究员孙有斌告诉《中国科学报》。

项目首席科学家、中国科学院院士安芷生坦言，获得100%完整岩芯是一大难点，甚至不太可能实现。但多年来，地球环境所的科学家已经形成如履薄冰、奋发图强的“黄土精神”，他们将响应国家战略，向地球深部进军。

“把黄土研究搞上去”

地质学中有一句名言：“现在是认识过去的一把钥匙。”这把钥匙就是深埋在地下的地质记录，其中藏着知古鉴今、预测未来的密码，也是人类认识宜居地球的关键。

20世纪80年代，随着全球性升温，国际上开始兴起全球变化研究。我国极具战略眼光的老一辈科学家刘东生、施雅风等人意识到，中国黄土是研究全球气候变化的独特档案，黄土研究将来一定能在国际舞台上占有一席之地。但在当时，国内还没有一支建制化研究队伍。

在他们的倡议下，1985年，中国科学院西安黄土与第四纪地质研究室（地球环境所前身）应运而生，旨在立足中国黄土研究全球变化。刘东生的学生安芷生便是在那时来到西安，扎根黄土，直至今日。从正值壮年到耄耋之年，他带领的这支建制化队伍逐渐有了国际影响力。

我国的黄土高原不仅幅员辽阔，厚度也达50米以上，这么多黄土是如何形成的？这在当时的国际学术界并没有合理的理论解释。带着老师“把黄土研究搞上去，不负地质工作者神圣职责”的嘱托，安芷生决心挑战这一难题。

1991年，安芷生原创性地提出季风控制论，认为亚洲季风是我国黄土形成的直接原因。“夏季降水增加和温度升高致使植被覆盖增加、土壤发育，而冬季风加强则带来沙尘暴和粉尘堆积，形成黄土。”安芷生说，得出这些结论现在看来很简单，但在20世纪90年代却十分艰辛。

看似简单的理论，背后是大胆假设和谨慎求证。当时，国际学术界通常认为东亚环境变化是冰期、间冰期交替造成的。季风控制论刚提出时，连老师刘东生都不认同，但很快就被充分的证据说服。这次成功挑战传统学说的经历，让安芷生感受到“原创性工作能够得到国际认可非常不易”，也成为他日后科研生涯的常态。

2000年前后，国家开始重视生态环境建设，地球环境所适时组建生态环境研究室，瞄准黄河流域生态保护和高质量发展这一国家重大需求，开展前瞻性、基础性研究工作。

2000年入所读博的地球环境所研究员常宏正赶上这一转变。他清晰记得，国家政策的转变对自己的专业影响很大。

“那时候就感觉要求提高了，原来的自然研究向环境响应、生态建设发展，要服务于人类生存如何适应环境变化这一重大命题。”常宏表示，这意味着，地质学这把钥匙除了要认识过去，还要预测未来。

在当时火热的植树造林形势下，地球环境所很快便发现问题并发出不同声音。该所向中央提交的《自然过程和人类活动对我国西北地区生态环境影响》报告明确指出，在年降水量200至400毫米的环境敏感带和黄土高原地区，植被恢复应遵循自然植被分布的地带性特征。这一建议纠正了当时很多地方认为的生态恢复就是盲目植树的错误观念。

2023年开始，地球环境所联合长安大学开启为期3年的黄河流域全域综合科学考察。这是近年来首次开展的黄河科考，将为黄河流域生态保护和高质量发展提供科学依据。

围绕黄河流域生态保护和高质量、生态屏障区建设与经济社会发展、黄河“几字弯”攻坚战等国家重大需求，地球环境所调研形成多份咨询建议，得到国家相关部门高度重视。

十年磨一剑是常态

20世纪90年代，在黄土与第四纪地质国家重点实验室的一次评估中，一位评审专家提出，虽然工作已经做得很好了，但还是要“如履薄冰”。

这句无心之言得到团队的高度认同，并在日后发展中成为“团魂”。在科研工作中，他们将如履薄冰的精神发挥得淋漓尽致。

2001年，“中国大陆环境科学钻探计划”启动，拉开我国系统性陆相沉积钻探的序幕。首钻选择位于典型印度季风区的云南鹤庆盆地，2002年成功获取了737米连续沉积序列。

过去，印度季风变化的认知主要来自国外科学家对印度洋沉积的研究，但由于海洋记录分辨率较低，每米沉积可能跨越了几万年。而鹤庆盆地是陆相记录，700多米的岩芯只历经了200多万年，分辨率大大提高，为印度季风变迁研究提供了绝佳材料。

谁也没料到，在这么好的科研工作条件下，相关论文等了9年才发表。

常宏回忆，2005年完成数据分析后，他与国内外专家展开漫长的学术讨论并凝练科学问题，最终得出与传统观点完全不同的结论。

“原先大家都认为印度季风与全球冰量基本上是同步变化的，当全球处于冰期时，季风强度就会减弱。但我们发现它们并不完全同步——全球冰量还没有降到最低时，印度季风强度就已经降到最低了，当温度继续下降时，印度季风反而开始增强。”常宏说。

这种有悖于主流认识的观点，又是由中国团队提出的，但该观点要想得到国际同行认可绝非易事。安芷生格外谨慎，他以如履薄冰的精神安排3个人独立处理实验数据，并相互对比校验，只有大家的数据完全对上才算完成实验。2009年，他又安排人专门从鹤庆盆地采集近现代样品，帮助建立整个岩芯高精度年代标尺，将两次数据结合起来综合论证。

地球环境所高级工程师强小科介绍，古地磁数据的解译对年代标尺的构建非常重要，每一个数据的可靠性都要反复斟酌，要想从大量数据中识别地磁场变化的自然规律，还得下苦功。

直到2011年，这篇经过千锤百炼的论文终于在《科学》发表。同期配发的评论文章认为，该研究“对印度季风动力学机制的传统观点提出了挑战”。

“安老师的很多科研工作都是十年磨一剑，他必须确保数据是可重复、可检验、可靠的，通常会采用多种方法检验样品和数据的准确性。”孙有斌说。

2024年8月，安芷生等人在《科学》发表论文《南极冰盖生长触发中更新世气候转型》。这一次，他们又历时近10年，向西方学术界争论几十年的假说提出挑战。

距今约125万年至70万年的中更新世是全球气候转型的关键时期并且影响深远，涉及海洋和陆地物理、化学、生物各个领域，但发生原因众说纷纭、未有定论。我国科学家在国际上首次提出南半球冰盖生长触发中更新世气候转型的新观点，此前这种不对称的冰盖演化对全球气候变化的影响被严重低估。

论文作者之一、地球环境所助理研究员章泽科表示，他们在2016年整理数据后，发现结果跟传统认知不同，于是又花费大量时间看文献、做实验、找证据，反反复复写了多个版本。在校稿时，安芷生带领大家逐字逐句检查、斟酌用词。面对审稿意见，他提醒大家要以如履薄冰的精神耐心对待。

事实证明，这样的坚持是值得的。中国黄土的研究对困扰气候学界多年的世界性难题作出了新解释。目前，该观点已经得到美国科学院院士Maureen Raymo团队等的引用和支持。

“我现在体会到什么是如履薄冰的精神，要把一项工作做好，最起码得5至10年。”章泽科说。

多年来，依据我国本土地质记录，中国科学家已多次提出有别于西方传统认知的创新观点。一次次如履薄冰地小心求证，坚定地发出中国声音。

爱“较劲”的安芷生也获得了国际认可——2016年当选美国国家科学院外籍院士；2023年获得美国地球物理联合会颁发的罗杰·雷维尔奖章，成为自1991年设奖以来首位获奖的中国科学家。

如今，如履薄冰已成为这支团队的科研作风。“大家都习惯了，打一个钻可能要10年才能出文章。”常宏说。

“拿了国家的钱就要给国家出活”

安芷生认为：“从科学上讲，如履薄冰就是一点不得含糊、不能大意，要非常谨慎地、踏踏实实地前进，才能够在西北这个地方发展下去，事实证明这完全正确。”但他很快又提出，仅仅如履薄冰是不够的，还得奋发图强、创造新成绩。

“他在多种场合告诉我们，做科研工作、做项目、做人都得把这两种精神贯穿始终。”孙有斌说。

地球环境所将奋发图强的精神转化为面向国家重大需求的科研攻关动力。今年，84岁的安芷生组织大家投入渭河盆地钻探工程。“安先生绝不会闲着，他总说‘拿了国家的钱就要给国家出活’。”常宏告诉《中国科学报》。

始于距今6600万年的新生代是地球历史上最新的一个地质时代，由于气候变化剧烈、生物响应复杂，其研究对理解地球宜居性演化至关重要。目前科学家已经建立了海洋中整个新生代气候变化记录，但连续陆相沉积匮乏，我国渭河盆地有望填补这一空白。

渭河盆地位于黄土高原与秦岭造山带之间，对东亚季风气候变化非常敏感，物探资料显示它保存了超过7500米的巨厚细粒河湖相沉积。其独特之处在于一直处在沉降状态，没有再经历构造抬升和变形，能获得完整连续的沉积记录。

孙有斌形象地将这块盆地形容为“像貔貅一样只进不出，有望看到很多过去盆地边缘记录看不到的细节，就像用放大镜看一样”。

但巨大的挑战随之而来。此前我国从未有过万米深度全孔取芯的经验，直到2025年初才由中国石油完成了我国首口万米科学探索井的钻取。

地球环境所迎难而上，从2020年起连续3年申请国际大陆钻探计划（ICDP），虽然前两次都未获成功，但安芷生坚持不放弃，只因这块“宝藏”对于研究我国的气候演化、环境变化太过重要。

为了获得支持，孙有斌带领大家秉承奋发图强的精神，在渭河盆地打了两个510米的先导孔，并进行了一些预研工作。结果显示，其中一处以细颗粒沉积为主，具有揭示新生代气候环境变化和地球宜居性演化的巨大潜力。

功夫不负有心人。2022年，他们终于成功获得ICDP顶额资助。在深地国家科技重大专项、国家自然科学基金委及中国科学院的联合资助下，“渭河盆地深钻计划”将系统研究岩石圈、水圈、生物圈的协同演化过程，揭示新生代东亚气候环境演变规律及其与区域和全球变化的联系，满足国家深地战略的重大需求。

孙有斌表示，最近几十年的全球快速升温极为罕见，虽然历史上有很多时期比现在更热，但升温过程更为缓慢。“通过渭河深钻，可以勾勒出地球距离我们最近的这几千万年的气候变化历史，看看历史上是否有跟现在增温速度相似的时期，以探索更好的气候变化应对策略。”

面向未来，孙有斌表示：“要传承如履薄冰、奋发图强的‘黄土精神’，鼓励大家思考国家重大需求背后的科技问题，通过体系化、建制化优势协力攻关，为国家和地方适应全球变化提供科技支撑。”

（来源:中国科学报 作者: 陈欢欢）