|
文｜《中国科学报》记者徐可莹 李思辉
39岁的孙亚东不久前收获了人生第4篇Science论文。第一作者兼通讯作者的标注，让他的贡献跃然纸上。进入不惑之年前，他扎实地立住了自己的科研人设。
这也是他本人最喜欢的一篇Science论文。“因为它的意义足够重要，能够启发大家把现代社会的变化跟生物灭绝更紧密地结合起来。”孙亚东现任中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室副主任，他向《中国科学报》讲述了这篇论文背后的故事。
把时针回拨24年，那是一个夏天，在山东海阳市东部海域的一处沙滩上，走来一个少年。他看起来十四五岁的样子，怀里揣着一本英国推理小说作家阿加莎·克里斯蒂的《东方快车谋杀案》。
一屁股坐下后，少年迫不及待地翻开了书。风声、海浪声交错袭来，在他耳边作响。不知不觉中，少年脑中陆续浮现出凶杀现场的证物——手帕、匕首、未烧尽的纸屑、猩红睡袍……他忍不住蹙起眉头：到底谁才是真正的凶手？
24年后，这位出身海滨小镇、痴迷于侦探小说的少年早已长大，他就是孙亚东。与《东方快车谋杀案》中的大侦探波洛一样，孙亚东也借助这项研究，清晰有序地“侦破”了一起发生于2.52亿年前的“大谋杀”。
 孙亚东，受访者供图
谁是凶手？
2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝，是近5亿多年来地球上发生的最大规模的灭绝事件。在这场灾难中，地球上约95%的海洋生物物种和约75%的陆地生物物种在短短6万年内全部灭绝，复杂多样的生命几乎从地球上被抹去。
科学界的主流观点认为，此次大灭绝与大规模火山爆发有关。这些火山释放的熔岩常达到百万立方公里级别，对环境造成灾难性的影响。火山爆发还释放出巨量二氧化碳，导致了气候变暖、海洋缺氧等一系列后果，快速的气候变化破坏了海洋及陆地生态系统。
地球上的生命经过40多亿年的演化，具有极强的韧性，很多物种能够适应非常恶劣的环境。事实上，类似西伯利亚的火山爆发事件在地球历史上发生过很多次，但没有哪一次的规模能与二叠纪末生物大灭绝相比。
将地球上的生命抹去是一件极其困难的事情。这意味着二叠纪末生物大灭绝背后的机制也许更加复杂，“主谋”另有其人。
“如果将二叠纪末生物大灭绝比作一场混沌的谋杀案，揪出它的始作俑者很重要。”孙亚东说。
2018年，孙亚东还在德国埃尔朗根—纽伦堡大学做助理研究员，研究课题之一是利用深海沉积物中微体化石的氧同位素重建海水的温度。在重建特提斯洋的温度变化时，他敏锐察觉到其大洋东西缘的温度变化数据是不一致的。结合现代海洋学的知识，孙亚东大胆推测：海温的差别可能是深时（地质时间概念）的厄尔尼诺现象导致的。
此后一年多，孙亚东并未腾出时间来深究这个假设。直到2021年春季，因为新冠疫情的缘故，身在德国的孙亚东突然多出了大把闲暇。天气不错的时候，他经常带孩子去家附近的小公园打发时间。孩子在游乐区玩耍，孙亚东就在旁边的草地上阅读。之前关于厄尔尼诺的猜想重新闯入脑海。
 孙亚东在德国
为了在授课时更好地向学生解释一些基本概念，孙亚东养成了广泛阅读的习惯。趁着封控的几个月“空窗期”，孙亚东将所有能搜索到的与厄尔尼诺现象、现代气候变化、海洋循环等有关的通识词条都打印出来，通读了一遍。
“包括热带气旋、大气环流等，都看了一遍。大气和海洋的耦合机制是相当复杂的，你要从零开始去理解所有的变化，只有站在前人的基础上，才可能激发出一些新的想法。”
由于通识性的词条与最前沿的科研动态差距明显，孙亚东有针对性地阅读了大量学术论文。透过古现代海洋、气候相关的不同概念，孙亚东想到了多年前令他沉醉其中的《东方快车谋杀案》。在这桩奇案中，车上的每一位乘客都是凶手，他们共同制造了一起看似毫无逻辑、实则具备强因果关系的凶案。
“这与二叠纪末生物大灭绝的情况是相似的，厄尔尼诺很有可能是策动和谋划这起案件的‘元凶’。”
小心求证
某种程度上，做科研与侦破案件有着异曲同工之妙。“重要的是后续的论证过程，要拿出足够的证据。”孙亚东说。
为了论证厄尔尼诺与二叠纪末生物大灭绝之间的关系，孙亚东主要拿出了两个方面的证据：沉积地球化学代用指标和复杂地球系统科学模式模拟。
孙亚东此前是做海洋温度指标的。通过分析被称为“牙形刺”的微小生物牙齿化石中的氧同位素，他得出了二叠纪末气候变暖的具体规模。进一步研究世界各地的“牙形刺”温度记录后，孙亚东发现，低纬度和中纬度地区之间的温度梯度在二叠纪末下降显著。
但仅靠分析指标是无法将“案情”讲述清楚的，也不够有说服力。“指标只能在有限的地理位置做几个数据点，要看清全貌，还得借助超级计算机模拟。”
因疫情缘故，孙亚东只能通过线上方式寻找合作者。经熟人介绍，他认识了一位相见恨晚的“网友”——来自英国布里斯托大学的高级研究员Alexander Farnsworth，也就是后来这篇论文的共同一作。
Alexander擅长利用综合建模方法研究海—气循环在气候变化中的作用。听孙亚东介绍后，Alexander欣然接下了这根合作研究的橄榄枝。
最新发表的这篇论文将2.52亿年前的故事讲得很完整、很简洁。但事实上，孙亚东和Alexander在背后付出了巨大的试错成本，仅超算模拟的环节就耗费了他们一年半时间，“这还只是冰山一角”。
他们大概每两个星期就要开一次线上会议，深入讨论超算模拟的阶段性结果。地球系统科学模拟相比指标更加直观，但因其数学化的内在逻辑，运行结果不能立即使用，需要编程分析模拟数据，并与指标数据进行反复比对。“Alexander是一名非常杰出的科学家，他友好乐观，坚忍不拔，后来也变成了我最好的朋友之一。我们经常要非常认真地去核实模拟的结果，如果与指标不符合，我们要搞清楚原因是什么。”
 孙亚东（右），Alexander Farnsworth（左）与友人
超算模拟用了一年半时间，分析结果又用了差不多一年时间。在两个团队研究人员的“小心求证”下，大灭绝的真相逐渐浮出水面。他们指出，巨型海洋变暖厄尔尼诺事件是导致大约2.52亿年前地球上最大规模生命灭绝的关键因素。
近年来，不断变化的厄尔尼诺引起了降雨模式和温度的巨大改变。例如，它曾导致2016年澳大利亚大堡礁大范围的珊瑚白化；2023年6月北美发生热浪等极端天气，当时气温比正常温度高出约15摄氏度。由于出现在太平洋的强烈厄尔尼诺，2023年至2024年也成为有记录以来全球最热的年份之一。另外，人为引起的二氧化碳增加导致世界各地的灾难性干旱和火灾频发。
在人类干预背景下，未来的厄尔尼诺是否会持续增强呢？这个问题目前在学界仍存在很大争议。
将这些短时灾难分开来看，似乎意识不到其危害性。但孙亚东等的研究指出，年际气候变率增强与背景气候态变暖叠加的复合效应将造成毁灭性的结果，二叠纪末生物大灭绝就是前车之鉴。
“在二叠纪末大灭绝期间，厄尔尼诺持续了更长时间，经常造成持续的大范围炎热干旱，随后是短促的突然降水。这样的气候到处都是，这使得任何物种都很难适应。”孙亚东介绍道。这也解释了为何在大灭绝中，陆地物种灭绝与海洋物种灭绝存在时间差。
从去年到今年，美国、加拿大等多地出现野火，都与目前的全球变暖大背景有关。这些灾难导致一些小城市需要迁移，强厄尔尼诺还导致了亚马孙雨林的退化。“现在大家关注少，是因为目前发生的规模较小，但我们的研究发现野火频发、珊瑚死亡和森林退化在二叠纪末生物大灭绝时期都曾发生过。想到它们与生物灭绝的关系，我就有些心悸。”
真相只有一个
除研究本身的意义外，出色的写作也是孙亚东偏爱这篇论文的原因。他平时很喜欢阅读，在撰写这篇论文时，花费了很多心思来打磨文字，“争取让每个字、每个句子都顺畅优美”。Science的主编及编辑对这篇文章都给予了高度评价，给了他们7页的版面。
孙亚东在科研上“开窍”较早。
2004年，他考入中国地质大学（武汉）并一路拿下博士学位。在德国度过9年后，孙亚东于2022年回到母校任职。目前，他已经收获4篇Science论文：24岁时，他便以第二作者的身份发表了自己的首篇Science，27岁时发表首篇第一作者研究短文（report），28岁发表第一篇论评，39岁发表第一篇研究长文（research article）。
被问及研究风格时，孙亚东想了想，“我不喜欢和别人一样，只做自己感兴趣的事情。”
高中时，孙亚东曾对古代建筑特别痴迷，甚至一度想从事建筑设计行业。因为对建筑师而言，每件作品都是世界上独一无二的。那种跳出常规审美、固定范式的创新精神，是孙亚东无比推崇的。
机缘巧合下，孙亚东没能走上建筑师之路，转而扎进了科学的世界。但就算每天与岩石、矿物、古生物打交道，他依旧坚持“独一无二”的追求。“我的观念是在想法上要超越前人，在别人想不到的地方做研究，不喜欢随大流，更不会去追热点。”
地球生物学的学科特点，恰好为孙亚东提供了一幅永无止境的探索图景。某种程度上看，地球生物学是一个永远处在进行时的学科——因为没有人能够彻底揭开数亿年前的全部真相。“但这就是我最感兴趣的地方。随着科学技术的进步，我们知道了很多，但同样也不知道很多，我想去挖掘那些不知道的东西。”
 孙亚东在野外与同学们一起工作
 孙亚东和学生
而地球生物学的研究工作，就是利用一切手段尽可能接近真相的过程。“科学家要将自己视作一位敬业的侦探，无论面对的是怎样的陈年旧案、疑难奇案，都不放弃对真相的极致追求。”孙亚东说。
因为科学家和侦探都知道，找到真相虽然很难，但真相客观存在，而且永远只有一个。
参考文献：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2030
特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。
| 
