哈里·埃爾德菲爾德（1943-2016）

楊雪憶/編譯

哈里·埃爾德菲爾德（1943-2016）

楊雪憶/編譯

哈里·埃爾德菲爾德

· 哈里·埃爾德菲爾德破譯了現(xiàn)代和古代海洋的化學(xué)特征，通過(guò)研究海水和沉積物中化學(xué)物質(zhì)的分布，揭示海洋在歷史氣候變化中的作用。

哈里·埃爾德菲爾德（Harry Elderfield）是英國(guó)劍橋大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院海洋地球化學(xué)和古化學(xué)榮譽(yù)教授、圣凱瑟琳學(xué)院名譽(yù)院士。埃爾德菲爾德是其年代最具盛名的科學(xué)家之一，多次獲得業(yè)界重要獎(jiǎng)?wù)?，包?003年萊爾（Lyell）獎(jiǎng)?wù)隆?007年歐洲地球化學(xué)協(xié)會(huì)尤里（Urey）獎(jiǎng)?wù)潞?013年戈?duì)柕率┟芴兀╒.M.Goldschmidt）獎(jiǎng)，也被推選為2001年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)成員。他為科學(xué)研究做出了巨大貢獻(xiàn)，在此我們對(duì)這位令人尊敬和熱愛(ài)的同仁的去世表達(dá)沉重的悼念。

今年4月19日逝世的埃爾德菲爾德于1943年出生在英國(guó)北約克郡。當(dāng)時(shí)正值二戰(zhàn)巔峰時(shí)期，他的父親亨利（Henry）在一次戰(zhàn)斗中失蹤，推測(cè)可能溺水身亡。喪父之痛讓埃爾德菲爾德沉浸在深切的悲痛中，同時(shí)也激起了他對(duì)海洋的好奇心。1965年，埃爾德菲爾德獲得英國(guó)利物浦大學(xué)化學(xué)學(xué)位，1969年在倫敦帝國(guó)學(xué)院完成博士后研究，隨后到利茲大學(xué)任教。

1977年，埃爾德菲爾德前往位于金斯頓（牙買(mǎi)加首都）的羅德島大學(xué)進(jìn)行學(xué)術(shù)休假。在那里，他認(rèn)識(shí)了地球化學(xué)家蓋瑞·克林科漢默（Gary Klinkhammer）、約翰·埃德蒙（John Edmond）和華萊士·布勒克（Wallace Broecker）。與這些科學(xué)家的交流對(duì)埃爾德菲爾德后來(lái)的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

在利茲大學(xué)埃爾德菲爾德的實(shí)驗(yàn)室里，同系的克里斯·霍克斯沃思（Chris Hawkesworth）發(fā)現(xiàn)了一種分析稀土元素的方法，在一克巖石樣本中含有17種元素。埃爾德菲爾德和實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)員默文·格里夫斯（Mervyn Greaves）將這種分析方法進(jìn)行改良，用來(lái)分析一組50升的海水樣品。從北大西洋取得的這組海水樣品中，他們首次對(duì)含有10種稀土元素的微小濃度進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量結(jié)果用皮摩爾（picomolar）為單位（10-12摩爾/千克）。

埃爾德菲爾德很快發(fā)現(xiàn)樣本中稀土元素的構(gòu)成以及元素的特有屬性可以用來(lái)辨別不同的水體——全世界海洋里不同區(qū)域海水獨(dú)特的物理性質(zhì)。他還準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)這些特征可以從覆蓋海床的沉積物中提取，并用來(lái)追蹤海洋環(huán)流的歷史變遷。（特定地質(zhì)年代沉積物中稀土元素的構(gòu)成可以反映當(dāng)時(shí)沉積層形成時(shí)海水中元素的組成。）

1982年，埃爾德菲爾德移居到英國(guó)劍橋大學(xué)的圣凱瑟琳學(xué)院。在這里，他第一個(gè)發(fā)現(xiàn)隨時(shí)間衰變的放射性同位素可以用來(lái)解決海洋地球化學(xué)謎題。埃爾德菲爾德和其在利茲大學(xué)時(shí)的學(xué)生馬丁·帕默（Martin Palmer）一起繪制了過(guò)去7 500萬(wàn)年海水鍶同位素曲線。通過(guò)分析已知年代的沉積物中鍶同位素的比率，繪制出了同位素比率隨時(shí)間變化的曲線。

這一同位素曲線被“存放”在全球各地的石灰?guī)r中，幫助我們了解大陸風(fēng)化和熱液噴口的轉(zhuǎn)移效應(yīng)。從海床中噴出騰騰的地?zé)崴?，將化學(xué)物質(zhì)帶到海洋里，成為海里鍶的主要來(lái)源。埃爾德菲爾德提出了“鍶同位素地層學(xué)”的概念，用來(lái)描述巖層中鍶同位素的繪圖，現(xiàn)在也常常被用來(lái)記載沉積物。這一概念對(duì)氣象科學(xué)家而言也十分有益。風(fēng)化作用將二氧化碳從大氣中抽離出來(lái)，以氣體形式釋放出，在這重要的碳循環(huán)構(gòu)造過(guò)程中，鍶同位素曲線扮演了十分重要的作用。

1985年，埃爾德菲爾德的科研小組在一次巡航研究中首次拍攝到了深海熱液噴口 （即TAG噴口點(diǎn)）的照片。這是首次在大西洋（或者說(shuō)是世界上所有緩慢蔓延的海中央洋脊區(qū)）發(fā)現(xiàn)的噴口。隨后一年，埃爾德菲爾德開(kāi)始探索噴口在海洋化學(xué)中的角色和流經(jīng)海床的各種液體。

大約同一時(shí)間，埃爾德菲爾德和埃德蒙（當(dāng)時(shí)在麻省理工）都在對(duì)方的實(shí)驗(yàn)室里休學(xué)術(shù)假，但是陰錯(cuò)陽(yáng)差從未碰上。在麻省理工，埃爾德菲爾德大部分時(shí)間都和古化學(xué)家愛(ài)德華·波義耳（Edward Boyle）一起工作。波義耳當(dāng)時(shí)試圖把有孔蟲(chóng)（一種單細(xì)胞生物，稱為原生生物）外殼的化學(xué)構(gòu)成和它們生存年代的海水化學(xué)構(gòu)成聯(lián)系起來(lái)。

他在有孔蟲(chóng)的外殼——有孔蟲(chóng)方解石中找到了一些能取代鈣的微量金屬，和可以替代碳酸離子的微量陰離子。埃爾德菲爾德從這些看似是“礦物學(xué)的錯(cuò)誤”中獲得靈感，更深入地了解古代海洋的構(gòu)成。比如，他發(fā)現(xiàn)通過(guò)有孔蟲(chóng)外殼的鎂鈣比率可以推斷有孔蟲(chóng)形成時(shí)期的海洋溫度。這個(gè)比率有助于辨別殼中氧同位素的變化是由海洋溫度變化引起的還是由于地球極地冰蓋變化所引起的。最終，埃爾德菲爾德通過(guò)對(duì)地球冰蓋上萬(wàn)年間消長(zhǎng)變化的研究統(tǒng)計(jì)，揭示了全球溫度變化的歷史。

埃爾德菲爾德是一個(gè)溫暖、充滿樂(lè)趣并且重視家庭的男人。他有略顯淘氣的幽默感和對(duì)美術(shù)、音樂(lè)的獨(dú)特品味，還對(duì)葡萄酒和小眾烈酒情有獨(dú)鐘。除此之外，他對(duì)“混亂”有難以置信的本領(lǐng)和覺(jué)悟，用他自己的話來(lái)說(shuō)就是“能夠在無(wú)法形容的混沌狀態(tài)中發(fā)掘有意思的趨勢(shì)”。

我是埃爾德菲爾德20世紀(jì)90年代的博士研究生。有一天，我發(fā)現(xiàn)另一課題組的學(xué)生提交了與我博士研究課題十分類似的報(bào)告。但他的一句話驅(qū)散了我的擔(dān)憂和恐懼——“這正說(shuō)明了你所從事的科學(xué)研究是多么的令人興奮?！闭f(shuō)到這，他稍微頓了一下，露出一個(gè)歪斜的微笑，說(shuō)，“讓我們來(lái)做得更好吧。”

［資料來(lái)源：Nature］［責(zé)任編輯：絲 絲］