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黃方，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球化學(xué)專業(yè)教授，作為創(chuàng)新精神的實踐者和傳承者，多年來，黃方與其團(tuán)隊致力于非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素的探索研究，創(chuàng)建了世界領(lǐng)先的同位素分析平臺，建立了一大批高精度的同位素測量技術(shù)，在分析方法、示蹤原理和重要應(yīng)用上均取得了一系列開創(chuàng)性成果。

探索地球同位素的“指紋”和“基因”

安徽商報：可否介紹一下您獲得2022年度安徽省自然科學(xué)獎一等獎的具體研究內(nèi)容？

黃方：雖然獲獎是令人高興的事情，但實際上還有很多需要進(jìn)一步完善和發(fā)展的地方。這個題目被稱為非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素的分流機理研究。我從事地球化學(xué)工作。大家通常關(guān)注的是元素含量、成分等方面。實際上，在進(jìn)行化學(xué)分析時，還有一個非常重要的信息，那就是同位素。關(guān)于分布信息，我可以將其稱為同位素的指紋或基因。

舉一個例子來說，一對雙胞胎，這兩個孩子可能爸爸媽媽會認(rèn)識，但對于其他人來說，雙胞胎孩子并不一定長得一模一樣。在不同的環(huán)境下，他們的個頭可能會有差別。除了大小差別之外，最重要的是他們的基因仍然存在差別。在一種極端特殊的情況下，我們只知道他們的外表完全相同。要鑒別這兩個孩子的差別，要么依賴他們的基因，要么依賴他們的指紋。

我們想了解類似地球行星的形成、演化和發(fā)展，當(dāng)我們到自然界觀察到許多石頭礦物時，我們可以對比月球和地球。我們想了解地球與月球之間的聯(lián)系，盡管地球比月球大，但它們之間的關(guān)系是什么？

除了元素含量、礦物組成等，我們還需要獲取同位素信息。

一個直接的例子就是地球與月球的許多元素成分存在差別，例如地球上的二氧化硅含量與月球的成分略有差別，這個不足以鑒別地球月球的成因聯(lián)系，但是我們檢查他們的同位素組成時，你會發(fā)現(xiàn)有一些非常奇妙的地方。存在一些同位素，風(fēng)度或者比值與地球月球完全相同，例如氧同位素。有些則不一樣，例如鋅同位素，它體現(xiàn)的是在地球月球形成時有揮發(fā)過程，這也是為什么月球上面水非常少的一個原因之一，而地球上卻是有水的。這個比方可能并不一定完全恰當(dāng)，但是能夠闡述這個同位素的用途就是能夠簡單對比的就是一個指紋信息?；蛐畔⒛芨嬖V我們除了成分含量之外，一些重要信息、關(guān)鍵資料。

安徽商報：可否具體介紹一下您目前的地球科學(xué)研究？

黃方：我們現(xiàn)在的地球科學(xué)研究實際上是一個觀察的研究。就像天文學(xué)一樣，我們觀察到那里的星星和黑洞，就能進(jìn)行相應(yīng)的研究。地球就像我們看到的那里的高山和大海，或者可以與行星進(jìn)行對比，比較月球上是否有水，火星上是否有生命，因此更多地是一門觀察學(xué)科。

現(xiàn)在一個極為重要的出發(fā)點是我們的觀察手段，望遠(yuǎn)鏡是天文學(xué)的觀察手段。在地球化學(xué)中，測量同位素質(zhì)譜儀是我們的手段?，F(xiàn)在，如果我們能夠分析同位素的組成。這些基因信息和指紋信息都測得很準(zhǔn)確。我們已經(jīng)能做到這一點，但我們需要了解其中的原因和具體情況。地球上會出現(xiàn)這樣的指紋變化，原理是什么？

因此，我們的工作核心在于從基礎(chǔ)原理出發(fā)，進(jìn)行同位素變化機理的研究。

過去10年以來，自從我回到中國科大建設(shè)這個非傳統(tǒng)領(lǐng)域?qū)嶒炇?，我們從分析方法的開發(fā)角度考慮。從基本原理的探索到重要地球科學(xué)問題的應(yīng)用。實際上，科學(xué)研究分為三步走。第一步是我看得準(zhǔn)，第二步是我了解原因，第三步是它有什么作用。將這三步完成后，形成一個系統(tǒng)性的工作。

所以，這次安徽省自然科學(xué)獎，我們就講述這樣一件事。它目前在國際上的進(jìn)展就是測準(zhǔn)已經(jīng)非常困難，想要了解它的機理變化需要從物理和化學(xué)方面入手。通過基礎(chǔ)交叉學(xué)科的工具找到方法，目前在這方面的工作人員相對較少。

在這十年來，我們在中國科大的支持之下，首先建立了一個實驗室，通過這個平臺培養(yǎng)了一批學(xué)生。從原理方法上進(jìn)行底層研究，最終取得了一些有趣的成果。因此，這項工作的科學(xué)意義在于開拓了地球化學(xué)研究的一個新領(lǐng)域。尋找一條新路徑，幫助我們理解地球和行星的演化。我們提供了所有新工具和新事業(yè)，未來肯定會為我們帶來許多重要的新觀察。

這樣對于我們來說，從小到身邊的環(huán)境土壤，大到整個過程。地球月球類地行星和太陽系的形成，都具有很好的推動作用。

此外，在原理和方法的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行一些重要的探索性工作。例如，地球內(nèi)部的地殼地幔形成問題，以及月球整個巖漿洋的冷卻問題，都需要進(jìn)行相應(yīng)的工作。

安徽商報：去年2月25日，由國家航天局、安徽省、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)三方共建的深空探測實驗室（天都實驗室）在安徽揭牌，我了解到您也是深空探測實驗室中的一員，想問下關(guān)于您目前的成果研究是否可以與深空探測實驗室相結(jié)合，將其應(yīng)用于未來深空探測領(lǐng)域？

黃方：是的，我們的工作主要關(guān)于地球科學(xué)基礎(chǔ)。這是一個基礎(chǔ)方法的研究，既可以應(yīng)用于地球科學(xué)，同樣也可以應(yīng)用于深空探測。例如，我們可以分析月球樣品，在我們自己的實驗室進(jìn)行實驗。通過理論研究深空地月形成及地球月球演化的問題。也可以研究地球，例如深空和深海研究。從這個基礎(chǔ)研究成果出發(fā)，都可以得到較好的應(yīng)用。

包括我們最近還在進(jìn)行一些工作，地球極熱事件讓大家關(guān)注全球變暖的問題，實際上在5,000萬年前地球就曾經(jīng)出現(xiàn)過溫度在一兩萬年內(nèi)快速升高至10℃的極端天氣。因此，在短時間內(nèi)，地球溫度升高至10攝氏度，導(dǎo)致地球表面的生態(tài)受到巨大影響。我可以通過同位素手段來研究當(dāng)時溫度變高的機理。關(guān)于地球生態(tài)的影響，以及采用何種方式使地球恢復(fù)到正常氣候。

因此，類似的探測方式是對深空探測，如深空、深海、深地以及深時。因為地球年齡是45億年，我們從現(xiàn)在向回反溯到45億年前，這段歷史稱為深時研究。在研究過程中，我們確實需要一些高精尖端的技術(shù)，這個非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素也是為我們提供了一個良好的機會。

用地球科學(xué)的眼光審視世界

安徽商報：在您來看這門科學(xué)它的最大的魅力在什么地方？

黃方：其實做基礎(chǔ)研究它最大的魅力就是每天都在做新東西，都有那種好奇心驅(qū)使的新東西等著我們發(fā)現(xiàn)，我提出好的問題，通過我的努力來解決好的問題，這種成就感是無與倫比的。我相信無論是做地球科學(xué)、做物理化學(xué)、生物，它都有這樣的一種來自人類本能的好奇心的趨勢。另外一個很有意思的地方就是我們這兒做地球科學(xué)，所以經(jīng)常會用地球科學(xué)的眼光去審視我們周圍的環(huán)境，周圍的景物。

我去看看黃山，大家可能看美景，我就會想為什么是花崗巖在這地方能分化成這種圓形的地貌，為什么是黃山長這個樣子？比如說西北的這些花崗巖風(fēng)化為什么就不一樣？我們?nèi)タ春恿?，想的是這些營養(yǎng)元素，怎么通過這種風(fēng)化水流進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，看土地想的是植物在里面怎么生長，會不會有一些重金屬污染怎么治理它，做這些很有意思的一些角度，因為這是相當(dāng)于是我們自己做專業(yè)的角度看這些事很好玩。

安徽商報：您對目前國內(nèi)的科研環(huán)境有什么建議？

黃方：在我看來，對學(xué)生的培養(yǎng)，其實某種程度上應(yīng)該是比科研更重要一些。我們一方面做科研是為國家提供科研成果，為國家的強大提供技術(shù)支持，另外一方面也是通過科學(xué)研究來培養(yǎng)最優(yōu)質(zhì)的科技人才，方方面面的人才。所以如果說在更多其他的場合能夠強調(diào)教育科技人才的一體化，對于國家未來的發(fā)展會非常有用。

現(xiàn)在的孩子們本來就很聰明，要給予足夠好的引導(dǎo)和鼓勵，滋養(yǎng)他們，他們迸發(fā)出來的這種動力和能力是不可小看的，是讓人驚喜的那種。從他們身上我看到了中國科技發(fā)展的未來，希望將來的我們的學(xué)術(shù)生態(tài)能夠繼續(xù)保護(hù)鼓勵這樣優(yōu)秀的人才成長。

安徽商報：身為一個科研人員，您對安徽近年來的科創(chuàng)氛圍和科研環(huán)境的提升有什么直觀的感受？

黃方：安徽的科創(chuàng)環(huán)境非常棒，整個安徽省都很看重創(chuàng)新，甚至是把創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展當(dāng)做安徽省發(fā)展的一個核心推動理念。從老百姓從咱們的科研院所到政府的管理人員，都是發(fā)自內(nèi)心的認(rèn)同這一點。所以這種文化這種生態(tài)這是非常難的，這是最寶貴的事情。所以我得益于政府的支持，使得安徽在科技創(chuàng)新這塊非常有特色，甚至是變成了安徽省在全國發(fā)展的一張最亮麗的名片。

在這過程中間，包括中國科大也是享受到發(fā)展的紅利，也希望將來能夠做出更大的貢獻(xiàn)，未來深空探測實驗室也希望能做到這一點，這種文化生態(tài)非常寶貴。（安徽商報融媒體記者 劉曉然）