上个月,来自数十个科学领域的 9,500 多名研究人员齐聚旧金山,参加了一年一度的美国地球物理学学会秋季会议。尽管美国宇航局的火星任务吸引了大量关注,但一些最引人注目的报告却来自其他研究领域。亮点包括:
扬尘未来: 按照目前的趋势,未来一个世纪大气中的二氧化碳含量肯定会继续上升。科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心 (National Center for Atmospheric Research) 的 Natalie Mahowald 表示,一个重要但此前被忽视的后果是,空气中的灰尘可能会减少。她和同事们进行了一项计算机模拟,估算了在各种不同情景下大气中的灰尘含量。模拟显示,与预测的未来 100 年水平相匹配的高二氧化碳水平会降低风速,增加湿度和植被。因此,从沙漠地表卷入大气的灰尘将减少 20% 至 63%。“对于生活在多尘地区的人们——例如北非——这无疑是一件好事,因为灰尘的多少确实对他们的生活产生了负面影响。即使是美国东南部,也有一些日子因为来自北非的灰尘而导致空气质量违反 EPA 标准,” Mahowald 说。
其他影响则远不那么令人称道。灰尘会反射阳光,因此随着大气中用于反射太阳光线的灰尘减少,地表温度将升高(研究人员尚不确定具体升多少)。此外,吹入海洋的灰尘为海洋生物提供了重要的营养物质铁。“如果减少铁的沉降,可能会降低海洋的生产力,并减少海洋吸收二氧化碳。这将导致更多的二氧化碳在大气中积聚,使我们的全球变暖问题更加严重,” Mahowald 说。
倾听闪电: Bruce Gungle 发现了一种简单准确的预测雷暴雨降雨量的方法:计算相关的闪电次数。当 Gungle 还在亚利桑那大学大气科学系的研究所时,他和同事、大气科学家 E. Philip Krider 在佛罗里达州肯尼迪航天中心和卡纳维拉尔角周边 225 平方英里的区域内,测量了九场雷暴雨的降雨量并统计了云对地闪电次数。平均而言,每一次闪电都伴随着 400 万加仑的降雨。Gungle,现为亚利桑那州图森市美国地质调查局水资源部门的水文学家,表示这种关系背后的机制是基础物理学:“雷暴云中导致闪电的电荷分离是由于云中过冷水和冰晶粒子相互作用的结果。因为雷暴云中的降水负责产生闪电,所以这两者之间存在一个可量化的关系。”
通过追踪闪电,研究人员可以进行实时降雨量预测,尽管闪电与降雨量的实际关系因地区而异。“一旦为某个地区建立了闪电-降雨关系,在任何一个雷暴日,你只需确定云对地闪电的速率或总数,然后将其输入方程,就能合理地预测该雷暴雨正在产生的降雨速率或总量,” Gungle 说。
灼热丝绸之路: 数百年来,长达 4,000 英里的丝绸之路是中国与西方之间贸易和思想交流的重要纽带。古代文明沿着这条路线上的绿洲兴起和繁荣,这条路线沿着中国长城,翻越帕米尔高原,然后穿越阿富汗向西延伸至黎凡特。然而,到了公元九世纪,丝绸之路沿线的大部分内亚城市都已被废弃。台湾大学地质学家郭彦(Kuo-Yen Wei)认为,这些城市消失并非如人们普遍认为的那样,是由于藏族、中国、阿拉伯等当地人口冲突造成的贸易减少,而是由于剧烈的气候变化,将曾经繁茂的绿洲变成了炎热干旱的沙漠。
近一个世纪前就有人提出气候变化可能影响了古代亚洲文明的理论,但“这个理论似乎被遗忘了,” 郭彦说,他用现代证据支持了这一观点。他和同事从位于新疆维吾尔自治区的博斯腾湖(Lake Bosten)采集了涵盖过去 5000 年气候历史的沉积岩芯。他们测量了碳原子两种形式——常见的碳-12 及其更重、更稀有的同位素碳-13。众所周知,这些同位素在湖泊沉积物中的丰度会根据当地植被是适应潮湿还是干燥条件而变化。岩芯显示,从公元前二世纪到公元八世纪左右,气候一直稳定且湿润,但随后突然干涸,可能在短短 40 年内。“人类社会对这种剧烈的干旱化反应用了几十年时间。基本上,这些绿洲文明挣扎、迁徙,最终在荒凉的沙漠中消失,” 郭彦说。
郭彦还表示,日益增长的沙漠可能也影响了伊斯兰教在内亚地区的传播。一千年前,佛教思想从印度经丝绸之路迅速向北和向东传播到中国。在内亚社区,佛教最终被伊斯兰教取代,但过程是逐渐的。“敦煌,那里发现了许多著名的佛教壁画石窟,得以免受那些破坏圣像的穆斯林的影响。我认为广阔的干旱沙漠可能提供了天然的保护。换句话说,内亚地区近千年的干旱化使得伊斯兰教传播困难,而当绿洲得到北部天山山脉和南部昆仑山脉冰川提供的充足水源时,佛教却迅速传播,” 郭彦说。
澳大利亚的真菌: 一位德国地球微生物学家在 150 多英尺的火山岩和一英里多深的北太平洋水下发现了埋藏的真菌化石,这表明生命可以在最不可能的地方生存。德国哥廷根大学的 Gabriela Schumann 在国际海洋钻探项目第 200 次航次中回收的 4600 万年前的玄武岩熔岩流中的气泡内,发现了明显类似真菌的细丝。虽然这些真菌已经死亡,但 Schumann 怀疑类似活体可能仍然存在于海洋深处,而地球最早的生命可能也起源于那里。“我相信在适当的条件下,真菌可以生活在深海沉积物甚至玄武岩中,”她说。
此前,只在深海岩石中发现过简单的单细胞微生物。Schumann 表示,然而,真菌是多细胞、相对复杂的生物——可能是许多将在该环境中发现的生物中的第一个:“我们认为这是深层生物圈中生命令人印象深刻的多样性和多功能性的进一步证据。我们应该期望在这个重要的栖息地发现更多已知和未知的生物,形成复杂的种群。”











