最近，日本科學(xué)家通過對雪松碳十四的研究發(fā)現(xiàn)：在中國唐朝時期，地球上發(fā)生過一次奇怪的大氣碳十四含量突然增加事件。這次事件在歐洲也有明顯的記錄。碳十四是由宇宙射線照射到大氣中氮發(fā)生核反應(yīng)而形成的，這次碳十四大幅度增加事件是通常所認(rèn)為的太陽耀斑或者是宇宙射線增強(qiáng)造成的嗎？中國的地球科學(xué)家們通過解讀三亞小東海的濱珊瑚“史書”,給出了不同的解答--這其實是發(fā)生在公元773年冬天的一次彗星撞地球事件！

　　珊瑚記載的自然史突發(fā)事件

　　1997年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的專家們從三亞小東海采集回來了一批濱珊瑚化石巖芯樣本。這些用專門的鉆探機(jī)械鉆取的巖芯樣本看起來灰灰白白，很不起眼，生長的年代卻是遙遠(yuǎn)的唐朝。珊瑚對于研究地球化學(xué)與環(huán)境歷史的地質(zhì)學(xué)家們而言，是難得的自然史書。它們跟巨大的雪松、洞穴里的石筍一樣，都能用自身每個寒暑的緩慢生長來記錄并映射出地球環(huán)境歷史的點點滴滴。

　　2012年6月，國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》報道過，日本的科學(xué)家在雪松年輪中發(fā)現(xiàn)在公元774年放射性碳十四含量在一年之內(nèi)突然增加了1.2%,引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。很多科學(xué)家們認(rèn)為那一年前后有可能發(fā)生了強(qiáng)烈的太陽耀斑或者超新星爆發(fā)事件，還有科學(xué)家們認(rèn)為那時宇宙可能發(fā)生了伽馬射線暴（來自天空中某一方向的伽馬射線強(qiáng)度在短時間內(nèi)突然增強(qiáng)，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象）。

　　如果按照這種解釋思路，導(dǎo)致如此幅度的變化需要正常射線變化10~20倍。如果伽馬射線暴發(fā)生的距離夠近，那么對當(dāng)時地球上的生物圈的破壞會是巨大的，而史書中卻沒有這樣的記載。針對這一發(fā)現(xiàn)，中國的學(xué)者開始用濱珊瑚尋找新的解釋。最近，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、臺灣大學(xué)、中國科學(xué)院地球環(huán)境所、中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所和北京大學(xué)組成的合作研究團(tuán)隊給出了更有力的解讀--這次放射性碳十四含量激增的突發(fā)事件，很可能是彗星落入地球大氣造成的，而發(fā)生的時間，在公元773年冬天（該論文發(fā)表在了最新一期的英國《自然》雜志社（Nature Publishing Group）的《科學(xué)報道》（《Scientific Reports》）期刊上）。

　　珊瑚中的碳十四增加可能是彗星撞擊造成的

　　在中科院廣州地球化學(xué)研究所，記者見到了該研究課題的帶頭人孫衛(wèi)東研究員和該論文的共同第一作者張兆峰研究員。“長久以來，地球歷史時期大氣碳十四含量的異常變化都被單一歸結(jié)為宇宙射線強(qiáng)度的變化，比如太陽耀斑和超新星爆發(fā)等引起的碳十四含量增加。但發(fā)生在公元773年左右的這次碳十四激增卻無法用傳統(tǒng)的太陽質(zhì)子事件或者伽馬射線流來解釋。通過對同時期珊瑚碳十四、碳氧同位素、高精度鈾釷年代學(xué)等方面的厘定研究后，我們發(fā)現(xiàn)，這次突然的增加事件發(fā)生在公元773年冬天，并且有三次時間跨度在4周內(nèi)的脈沖式增加，每個脈沖強(qiáng)度均超過正常宇宙射線變化的數(shù)十倍，其大幅度快速波動的特征完全不同于傳統(tǒng)宇宙射線增強(qiáng)導(dǎo)致碳十四含量增加后逐漸遞減的特征。”孫衛(wèi)東說，“實際上，這種變化更可能是彗星落入地球造成的。”當(dāng)彗星落入大氣時，很快燒毀，這個過程中釋放大量的碳十四，被海洋表面的珊瑚和陸地上的樹木年輪記錄下來。“除了在南海的珊瑚上，在歐洲和日本的樹木上都留下了這次彗星撞擊事件引起的碳十四激增記錄，影響波及整個北半球。為此我們遍尋古籍。”孫衛(wèi)東說。

　　《舊唐書》和《新唐書》有彗星闖入的記載

　　幸運的是，研究者從中國的歷史資料中找到了對應(yīng)的記載。在《舊唐書》和《新唐書》的記載中，唐代宗大歷七年，確實出現(xiàn)了非常壯觀的彗星天象?！缎绿茣煳闹尽防镉袑懼@樣的話：“[大歷]七年十二月丙寅，有長星于參下。其長亙天。長星，彗屬。”《舊唐書》則記載著：“[大歷七年十二月]丙寅雨土，是夜長星出于參。”大歷七年十二月丙寅對應(yīng)的時間正是公元773年的1月17日，這與珊瑚碳十四含量增加的起始年代和季節(jié)均非常接近。當(dāng)時彗星撞擊的天象非常壯觀。“當(dāng)時長安的‘土',有可能是彗核碎裂造成的。’其長亙天‘也說明彗星進(jìn)入了地球大氣的范圍。”孫衛(wèi)東解釋說，“中科院自然科學(xué)史研究所副所長孫小淳研究員查找出了這些史料。我們國家古代重視觀測星象，古代天文學(xué)文字記錄的全面，常令國外同行深感羨慕。”這顆彗星有多大呢？孫衛(wèi)東表示它的規(guī)模尚不足以與哈雷彗星相比。“如果是哈雷彗星這種等級的，有可能讓大氣中碳十四的量增長幾十乃至上百倍，而不僅僅是增加1.5%.據(jù)估計哈雷彗星上一次通過近日點丟失約1.5億噸的物質(zhì)，其所含的碳十四可能已經(jīng)接近大氣中碳十四的總量。”

　　珊瑚每天都在“寫”地球“總結(jié)”

　　為什么選擇珊瑚做分析樣本？孫衛(wèi)東指出，珊瑚生長速度很快，每年可以生長20毫米左右，相比雪松的年輪，珊瑚的分辨率更高。在取樣的時候，我們根據(jù)珊瑚的X-射線影像加密取樣，每個年輪取25個樣品，相當(dāng)于每隔兩周一個樣品。這種高分辨率使得我們的分析數(shù)據(jù)能做得更加精細(xì)，與氧同位素分析配合，能將彗星撞擊事件發(fā)生的事件鎖定在公元773年的冬季，接近溫度最低的季節(jié)。

　　張兆峰也告訴記者：“相比之下，石筍的生長最慢，十幾年才長1毫米，可以給出更長時間尺度的記錄。雪松每年生長1毫米左右，其優(yōu)點是可以準(zhǔn)確定年。雖然在判斷年代時，珊瑚不如雪松精準(zhǔn)，但珊瑚在顯示季節(jié)的變化上更為準(zhǔn)確。珊瑚一年能生長15~20毫米，是雪松的十幾倍。這就使得珊瑚樣本有最準(zhǔn)確的分辨率。可以明顯地看出在冬天長得比較慢，結(jié)構(gòu)致密，顏色更深，而夏天長得更快，更疏松，顏色也較淺。根據(jù)氧同位素等可以勾畫出其生長環(huán)境的溫度、降水變化。形象來說，珊瑚不是一年寫一次地球環(huán)境總結(jié)，而是每天都在寫總結(jié)。珊瑚的這種高分辨率使得我們做的分析數(shù)據(jù)能更加細(xì)致。”

　　從珊瑚史書中尋找科學(xué)證據(jù)有助于未來研究

　　這次研究發(fā)現(xiàn)有著怎樣的意義？孫衛(wèi)東說：“以前把大氣碳十四波動簡單歸結(jié)為宇宙射線的變化，現(xiàn)在看來需要重新認(rèn)識。”張兆峰說：“用珊瑚做碳十四測定為我們的解讀提供了精度非常好的數(shù)據(jù)。這個發(fā)現(xiàn)不僅更新了我們對地球歷史時期大氣碳十四含量變化成因的認(rèn)識，也為研究史前彗星和地球大氣作用提供了一種新的途徑，豐富了我們對地球的認(rèn)識。探索用珊瑚、石筍、樹輪這些古氣候古環(huán)境信息載體來回答有關(guān)地球氣候變化問題的方法，也能有貢獻(xiàn)于我們的古氣候研究?？茖W(xué)家們相信，地球大氣變化是有規(guī)律可循的，了解過去的信息，有助于我們回答地球氣候未來變化等問題。” (責(zé)任編輯：陳冬梅)