徐義剛院士：扎根“深地科學(xué)”，探索地球奧秘

編者按：習(xí)近平總書(shū)記指出，科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)性工作。為助力高水平科技自立自強(qiáng)，中國(guó)科協(xié)科普部聯(lián)合光明網(wǎng)推出“錨定2035·院士談科學(xué)報(bào)國(guó)”系列文章，邀請(qǐng)各領(lǐng)域院士就我國(guó)當(dāng)下熱點(diǎn)科技問(wèn)題給予權(quán)威解答，服務(wù)引導(dǎo)更多科技工作者提升科研科普能力，促進(jìn)全民科學(xué)素質(zhì)提升，為科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)科普力量。#千萬(wàn)IP創(chuàng)科普

地球科學(xué)是一門(mén)既古老又年輕的學(xué)科。說(shuō)它古老，是因?yàn)槿祟?lèi)對(duì)地球的探索已有數(shù)千年的歷史；說(shuō)它年輕，是因?yàn)殡S著科技的不斷發(fā)展，我們對(duì)地球的認(rèn)識(shí)還在不斷深化和拓展。

同時(shí)，地球科學(xué)還是一門(mén)既基礎(chǔ)又應(yīng)用廣泛的學(xué)科，包括了地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理和空間物理學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等眾多分支學(xué)科。既是研究地球本身性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、演化規(guī)律的科學(xué)，也是解決人類(lèi)面臨的資源、環(huán)境、災(zāi)害等問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

很多地學(xué)知識(shí)都是相通的，在深海、深空、深地這三個(gè)方面的探索也都離不開(kāi)地球科學(xué)。比如，最近我和團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥六號(hào)采回的月球背面樣品做出的獨(dú)立研究成果刊登在了《科學(xué)》雜志上。這項(xiàng)研究通過(guò)對(duì)樣品中玄武巖屑中微小含鋯礦物（<5微米）以及斜長(zhǎng)石和晚期填隙物開(kāi)展同位素分析，首次揭示了月球背面約28.3億年前仍存在年輕的巖漿活動(dòng)。這一年齡填補(bǔ)了月球玄武巖樣品在該時(shí)期的記錄空白，為認(rèn)識(shí)整個(gè)月球的地質(zhì)歷史提供了獨(dú)特的視角，也為人們了解月球演化提供了關(guān)鍵科學(xué)證據(jù)。

深地科學(xué)研究同樣是地球科學(xué)中的一個(gè)重要領(lǐng)域。我是從事地幔巖石學(xué)研究的，深地科學(xué)是我的“老本行”。我們知道，地球由地殼、地幔和地核組成，地殼是人類(lèi)直接接觸到的部分，平均厚度約17千米，地幔則厚達(dá)近2900公里，而地核就像是層層包裹下的“雞蛋黃”。在人類(lèi)的認(rèn)知中，地球表面的山川湖海早已不再神秘，但地球的內(nèi)部卻仍然籠罩在重重迷霧之中。

由于地球是固態(tài)的，深入探索其內(nèi)部異常困難，科學(xué)家們只能利用地震波探測(cè)、火山巖石分析等間接的手段來(lái)探測(cè)地球內(nèi)部的信息，試圖揭開(kāi)地球內(nèi)部的秘密?？杀M管如此，越來(lái)越多的跡象表明，地球內(nèi)部的過(guò)程可能控制著地表的環(huán)境演化和宜居性，對(duì)深地的深入研究迫在眉睫。

此外，深地科學(xué)也不僅僅是一門(mén)純理論的學(xué)科，它在國(guó)家能源安全中扮演著重要角色。例如，我國(guó)科學(xué)家通過(guò)深地科學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)了一些重要的礦產(chǎn)資源分布區(qū)。這些發(fā)現(xiàn)不僅為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了有力支撐，也在國(guó)際礦產(chǎn)資源競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了有利地位。隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮牟粩嘣黾?，尋找新的能源資源也成為了當(dāng)務(wù)之急。深地科學(xué)研究可以幫助我們發(fā)現(xiàn)地下深處的清潔能源，如能源金屬、地?zé)崮?、干熱巖等。這些清潔能源的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)于推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

深地科學(xué)是一門(mén)高度綜合性的學(xué)科，因此，深地科學(xué)的研究需要跨學(xué)科的合作與探索。通過(guò)與地球物理學(xué)家、化學(xué)家、生物學(xué)家等不同領(lǐng)域的專(zhuān)家合作，我們能夠更全面地了解地球內(nèi)部的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征及其演化規(guī)律，及其對(duì)表生作用的影響。隨著科技的不斷發(fā)展，深地科學(xué)的研究手段和方法也在不斷創(chuàng)新。例如，利用人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，我們可以更高效地處理和分析深地科學(xué)數(shù)據(jù)；通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬地球內(nèi)部的物理和化學(xué)過(guò)程，我們可以更深入地了解地球內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制。

在新的形勢(shì)下，科研范式正在發(fā)生變革，人才培養(yǎng)是地球科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵所在。地球科學(xué)在推動(dòng)人類(lèi)文明進(jìn)步中扮演著重要作用，但它又是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，需要多學(xué)科交叉和融合才能夠取得突破性的進(jìn)展。很多不了解的人覺(jué)得地學(xué)研究非常辛苦，但從我30多年的工作經(jīng)歷看，我認(rèn)為這是一個(gè)非常有趣的領(lǐng)域，能夠面對(duì)廣闊的天地，親近大自然。未來(lái)，我們需要培養(yǎng)具有廣泛知識(shí)背景和深刻理解能力的人才，懷揣著一顆好奇心，應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。

（作者：徐義剛 中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員，光明網(wǎng)記者宋雅娟、蔡琳采訪整理）