最近，日本科學(xué)家通過(guò)對(duì)雪松碳十四的研究發(fā)現(xiàn)：在中國(guó)唐朝時(shí)期，地球上發(fā)生過(guò)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(yáng)耀斑或者是宇宙射線增強(qiáng)造成的嗎？中國(guó)的地球科學(xué)家們通過(guò)解讀三亞小東海的濱珊瑚“史書(shū)”,給出了不同的解答--這其實(shí)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(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的專家們從三亞小東海采集回來(lái)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(lái)灰灰白白，很不起眼，生長(zhǎng)的年代卻是遙遠(yuǎn)的唐朝。珊瑚對(duì)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(shū)。它們跟巨大的雪松、洞穴里的石筍一樣，都能用自身每個(gè)寒暑的緩慢生長(zhǎng)來(lái)記錄并映射出地球環(huán)境歷史的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

　　2012年6月，國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》報(bào)道過(guò)，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(yáng)耀斑或者超新星爆發(fā)事件，還有科學(xué)家們認(rèn)為那時(shí)宇宙可能發(fā)生了伽馬射線暴（來(lái)自天空中某一方向的伽馬射線強(qiáng)度在短時(shí)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(duì)當(dāng)時(shí)地球上的生物圈的破壞會(huì)是巨大的，而史書(shū)中卻沒(méi)有這樣的記載。針對(duì)這一發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的學(xué)者開(kāi)始用濱珊瑚尋找新的解釋。最近，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、臺(tái)灣大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境所、中國(guó)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(duì)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(shí)間，在公元773年冬天（該論文發(fā)表在了最新一期的英國(guó)《自然》雜志社（Nature Publishing Group）的《科學(xué)報(bào)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(jiàn)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(zhǎng)久以來(lái)，地球歷史時(shí)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(yáng)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(wú)法用傳統(tǒng)的太陽(yáng)質(zhì)子事件或者伽馬射線流來(lái)解釋。通過(guò)對(duì)同時(shí)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(shí)間跨度在4周內(nèi)的脈沖式增加，每個(gè)脈沖強(qiáng)度均超過(guò)正常宇宙射線變化的數(shù)十倍，其大幅度快速波動(dòng)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(shuō)，“實(shí)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(shí)，很快燒毀，這個(gè)過(guò)程中釋放大量的碳十四，被海洋表面的珊瑚和陸地上的樹(shù)木年輪記錄下來(lái)。“除了在南海的珊瑚上，在歐洲和日本的樹(shù)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(gè)北半球。為此我們遍尋古籍。”孫衛(wèi)東說(shuō)。

　　《舊唐書(shū)》和《新唐書(shū)》有彗星闖入的記載

　　幸運(yùn)的是，研究者從中國(guó)的歷史資料中找到了對(duì)應(yīng)的記載。在《舊唐書(shū)》和《新唐書(shū)》的記載中，唐代宗大歷七年，確實(shí)出現(xiàn)了非常壯觀的彗星天象?！缎绿茣?shū)天文志》里有寫(xiě)著這樣的話：“[大歷]七年十二月丙寅，有長(zhǎng)星于參下。其長(zhǎng)亙天。長(zhǎng)星，彗屬。”《舊唐書(shū)》則記載著：“[大歷七年十二月]丙寅雨土，是夜長(zhǎng)星出于參。”大歷七年十二月丙寅對(duì)應(yīng)的時(shí)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(shí)彗星撞擊的天象非常壯觀。“當(dāng)時(shí)長(zhǎng)安的‘土',有可能是彗核碎裂造成的。’其長(zhǎng)亙天‘也說(shuō)明彗星進(jìn)入了地球大氣的范圍。”孫衛(wèi)東解釋說(shuō)，“中科院自然科學(xué)史研究所副所長(zhǎng)孫小淳研究員查找出了這些史料。我們國(guó)家古代重視觀測(cè)星象，古代天文學(xué)文字記錄的全面，常令國(guó)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(jí)的，有可能讓大氣中碳十四的量增長(zhǎng)幾十乃至上百倍，而不僅僅是增加1.5%.據(jù)估計(jì)哈雷彗星上一次通過(guò)近日點(diǎn)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(xiě)”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(zhǎng)速度很快，每年可以生長(zhǎng)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(shí)候，我們根據(jù)珊瑚的X-射線影像加密取樣，每個(gè)年輪取25個(gè)樣品，相當(dāng)于每隔兩周一個(gè)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(zhǎng)最慢，十幾年才長(zhǎng)1毫米，可以給出更長(zhǎng)時(shí)間尺度的記錄。雪松每年生長(zhǎng)1毫米左右，其優(yōu)點(diǎn)是可以準(zhǔn)確定年。雖然在判斷年代時(shí)，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(zhǎng)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?？梢悦黠@地看出在冬天長(zhǎng)得比較慢，結(jié)構(gòu)致密，顏色更深，而夏天長(zhǎng)得更快，更疏松，顏色也較淺。根據(jù)氧同位素等可以勾畫(huà)出其生長(zhǎng)環(huán)境的溫度、降水變化。形象來(lái)說(shuō)，珊瑚不是一年寫(xiě)一次地球環(huán)境總結(jié)，而是每天都在寫(xiě)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(shū)中尋找科學(xué)證據(jù)有助于未來(lái)研究

　　這次研究發(fā)現(xiàn)有著怎樣的意義？孫衛(wèi)東說(shuō)：“以前把大氣碳十四波動(dòng)簡(jiǎn)單歸結(jié)為宇宙射線的變化，現(xiàn)在看來(lái)需要重新認(rèn)識(shí)。”張兆峰說(shuō)：“用珊瑚做碳十四測(cè)定為我們的解讀提供了精度非常好的數(shù)據(jù)。這個(gè)發(fā)現(xiàn)不僅更新了我們對(duì)地球歷史時(shí)期大氣碳十四含量變化成因的認(rèn)識(shí)，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(duì)地球的認(rèn)識(shí)。探索用珊瑚、石筍、樹(shù)輪這些古氣候古環(huán)境信息載體來(lái)回答有關(guān)地球氣候變化問(wèn)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(guò)去的信息，有助于我們回答地球氣候未來(lái)變化等問(wèn)題。” (責(zé)任編輯：陳冬梅)