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【强国报国 赋能未来】13.6亿年前地球海洋水温多高?这个谜团被破译!

“13.6亿年华北克拉通的海水温度,竟然只有26.9摄氏度!”这一结果远低于前人研究对该时期古海水温度的普遍估算。这个看似简单的数字,背后却蕴含着地球演化的重要密码。

近日,beat365唯一官方网站(北京)李平平教授团队联合beat365唯一官方网站(华东)郝芳院士在国际顶级期刊《Science Advances》上发表论文,首次利用碳酸盐团簇同位素技术,成功重建了中元古代时期的海水温度和氧同位素组成,为理解地球早期环境演变提供了关键证据。

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因热爱而坚守

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在这个追求“短平快”科研成果的时代,李平平却选择了一条与众不同的路——为了这一篇论文,他整整坚持了三年。这期间,他没有发表其他研究成果,过程中一定是需要巨大的勇气和定力。

“每年年底,看到同事们纷纷拿出成果,而自己却颗粒无收,说没有压力是假的。”李平平坦言,“但我始终相信,有价值的科学研究需要时间的沉淀和积累。”

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这项突破性研究的种子,早在2016年就已埋下。当时,李平平在美国访学期间首次接触到碳酸盐团簇同位素技术。“这个技术的精妙之处在于,它可以直接确定矿物的形成温度,而不依赖于碳酸盐矿物与流体的氧同位素分馏关系。”李平平介绍道。

回国后,李平平一直在寻找能够发挥这项技术价值的科学问题。在一次学术会议上,李平平突然意识到,华北克拉通可能保存着地球上罕见的、未发生显著蚀变的中元古代碳酸盐岩。这个灵感让李平平看到了研究方向。

然而要揭开这个远古谜题,首先要找到一把合适的“钥匙“——那就是保存完好的岩石样品。李平平带着学生踏上了前往河北张家口的采样之路。

“三上张家口”的执着

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第一次采样并不顺利。“我们在那片山地转了好几天,就是找不到理想的样品。”李平平坦言。那些形成于13.6亿年前的岩石,必须找到最大埋藏温度未超过100°C的样品,才能保证岩石未发生显著的成岩蚀变和团簇同位素重排,才能保存着原始信息。

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团队成员、博士生贺士杰补充道:“根据野外踏勘图,我们第一次去的位置比较粗略,采回来的样品效果不理想。”

转折出现在第二次采样。就在团队准备无功而返时,一个偶然的发现让他们惊喜万分。“我们看到一户村民正在修房子,挖掘机挖开的地层让我们眼前一亮。”李平平的声音中依然带着当时的兴奋,“那是最新鲜的岩石剖面,这种情况也是可遇不可求,非常幸运。”

为了确保样品的代表性,团队第三次前往张家口,在相邻点位找到了相似的地层。“科学研究必须严谨,我们要确保这不是一个偶然现象。”

精益求精的实验历程

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采回样品只是第一步,更艰巨的工作在实验室里。贺士杰详细描述了实验的复杂过程:“我们使用的是高分辨率质谱仪,从信号采集到数据处理,整个流程非常复杂。大部分样品我们都重复测试了5到7次,确保结果的可重复性。”

“最极端的一个样品,我们反复测试了9次,单这一个样品就花费了近万元。”李平平说。但这种精益求精是必要的——只有数据的准确性得到保障,研究结论才能站得住脚。

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李平平对数据的严谨程度让贺士杰印象深刻:“李老师要求我们从最原始的质谱仪信号开始处理。他会亲自检查每一组数据,如果发现温度异常,就会调出当天的原始信号,查看是否是仪器不稳定导致的误差。”

厚积薄发的突破

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2023年,学校组织参观“永远的铁人”主题展览。展览中看到的王启民校友的那句“我们科技工作者要艰苦创新”,李平平一直记在心里,对他影响很大。

这三年,每当李平平感到彷徨时,总会想起这句话。

而李平平的科研态度也影响着他的学生。团队成员贺士杰表示:“跟着李老师科研的过程,让我们明白,真正的科研不是追求论文数量,而是要解决真正的科学问题。”

他举例说,李平平每次让学生做实验,都不是简单地送样了事,而是要求全程参与。“有时候为了一个实验,他会额外支付差旅费,派我们亲自去外地实验室参与操作。虽然这样成本更高,但他认为只有这样,学生才能真正把握实验中的不确定性。”

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李平平表示,“我们现在已经掌握了13.6亿年前的温度和海水氧同位素组成数据,下一步要努力探索更多地球未解之谜。”

从13.6亿年前的古老岩石,到今天实验室里的精密仪器,李平平和他的团队用三年的坚守证明:在这个追求快速成果的时代,真正的科学真相永远青睐那些能够沉下心来,甘坐冷板凳的人。正如他所言:“科研不是赶集,心浮气躁出不了大成果。只有厚积薄发,才能解码地球最古老的秘密。”



(编辑  李煜)

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