受《東方快車謀殺案》啟發，他一作兼通訊發論文

文｜《中國科學報》記者徐可瑩 李思輝

39歲的孫亞東不久前收獲了人生第4篇Science論文。第一作者兼通訊作者的標注，讓他的貢獻躍然紙上。進入不惑之年前，他扎實地立住了自己的科研人設。

這也是他本人最喜歡的一篇Science論文。“因為它的意義足夠重要，能夠啟發大家把現代社會的變化跟生物滅絕更緊密地結合起來。”孫亞東現任中國地質大學（武漢）生物地質與環境地質國家重點實驗室副主任，他向《中國科學報》講述了這篇論文背后的故事。

把時針回撥24年，那是一個夏天，在山東海陽市東部海域的一處沙灘上，走來一個少年。他看起來十四五歲的樣子，懷里揣著一本英國推理小說作家阿加莎·克里斯蒂的《東方快車謀殺案》。

一屁股坐下后，少年迫不及待地翻開了書。風聲、海浪聲交錯襲來，在他耳邊作響。不知不覺中，少年腦中陸續浮現出兇殺現場的證物——手帕、匕首、未燒盡的紙屑、猩紅睡袍……他忍不住蹙起眉頭：到底誰才是真正的兇手？

24年后，這位出身海濱小鎮、癡迷于偵探小說的少年早已長大，他就是孫亞東。與《東方快車謀殺案》中的大偵探波洛一樣，孫亞東也借助這項研究，清晰有序地“偵破”了一起發生于2.52億年前的“大謀殺”。

孫亞東，受訪者供圖

誰是兇手？

2.5億年前的二疊紀末生物大滅絕，是近5億多年來地球上發生的最大規模的滅絕事件。在這場災難中，地球上約95%的海洋生物物種和約75%的陸地生物物種在短短6萬年內全部滅絕，復雜多樣的生命幾乎從地球上被抹去。

科學界的主流觀點認為，此次大滅絕與大規模火山爆發有關。這些火山釋放的熔巖常達到百萬立方公里級別，對環境造成災難性的影響。火山爆發還釋放出巨量二氧化碳，導致了氣候變暖、海洋缺氧等一系列后果，快速的氣候變化破壞了海洋及陸地生態系統。

地球上的生命經過40多億年的演化，具有極強的韌性，很多物種能夠適應非常惡劣的環境。事實上，類似西伯利亞的火山爆發事件在地球歷史上發生過很多次，但沒有哪一次的規模能與二疊紀末生物大滅絕相比。

將地球上的生命抹去是一件極其困難的事情。這意味著二疊紀末生物大滅絕背后的機制也許更加復雜，“主謀”另有其人。

“如果將二疊紀末生物大滅絕比作一場混沌的謀殺案，揪出它的始作俑者很重要。”孫亞東說。

2018年，孫亞東還在德國埃爾朗根—紐倫堡大學做助理研究員，研究課題之一是利用深海沉積物中微體化石的氧同位素重建海水的溫度。在重建特提斯洋的溫度變化時，他敏銳察覺到其大洋東西緣的溫度變化數據是不一致的。結合現代海洋學的知識，孫亞東大膽推測：海溫的差別可能是深時（地質時間概念）的厄爾尼諾現象導致的。

此后一年多，孫亞東并未騰出時間來深究這個假設。直到2021年春季，因為新冠疫情的緣故，身在德國的孫亞東突然多出了大把閑暇。天氣不錯的時候，他經常帶孩子去家附近的小公園打發時間。孩子在游樂區玩耍，孫亞東就在旁邊的草地上閱讀。之前關于厄爾尼諾的猜想重新闖入腦海。

孫亞東在德國

為了在授課時更好地向學生解釋一些基本概念，孫亞東養成了廣泛閱讀的習慣。趁著封控的幾個月“空窗期”，孫亞東將所有能搜索到的與厄爾尼諾現象、現代氣候變化、海洋循環等有關的通識詞條都打印出來，通讀了一遍。

“包括熱帶氣旋、大氣環流等，都看了一遍。大氣和海洋的耦合機制是相當復雜的，你要從零開始去理解所有的變化，只有站在前人的基礎上，才可能激發出一些新的想法。”

由于通識性的詞條與最前沿的科研動態差距明顯，孫亞東有針對性地閱讀了大量學術論文。透過古現代海洋、氣候相關的不同概念，孫亞東想到了多年前令他沉醉其中的《東方快車謀殺案》。在這樁奇案中，車上的每一位乘客都是兇手，他們共同制造了一起看似毫無邏輯、實則具備強因果關系的兇案。

“這與二疊紀末生物大滅絕的情況是相似的，厄爾尼諾很有可能是策動和謀劃這起案件的‘元兇’。”

小心求證

某種程度上，做科研與偵破案件有著異曲同工之妙。“重要的是后續的論證過程，要拿出足夠的證據。”孫亞東說。

為了論證厄爾尼諾與二疊紀末生物大滅絕之間的關系，孫亞東主要拿出了兩個方面的證據：沉積地球化學代用指標和復雜地球系統科學模式模擬。

孫亞東此前是做海洋溫度指標的。通過分析被稱為“牙形刺”的微小生物牙齒化石中的氧同位素，他得出了二疊紀末氣候變暖的具體規模。進一步研究世界各地的“牙形刺”溫度記錄后，孫亞東發現，低緯度和中緯度地區之間的溫度梯度在二疊紀末下降顯著。

但僅靠分析指標是無法將“案情”講述清楚的，也不夠有說服力。“指標只能在有限的地理位置做幾個數據點，要看清全貌，還得借助超級計算機模擬。”

因疫情緣故，孫亞東只能通過線上方式尋找合作者。經熟人介紹，他認識了一位相見恨晚的“網友”——來自英國布里斯托大學的高級研究員Alexander Farnsworth，也就是后來這篇論文的共同一作。

Alexander擅長利用綜合建模方法研究海—氣循環在氣候變化中的作用。聽孫亞東介紹后，Alexander欣然接下了這根合作研究的橄欖枝。

最新發表的這篇論文將2.52億年前的故事講得很完整、很簡潔。但事實上，孫亞東和Alexander在背后付出了巨大的試錯成本，僅超算模擬的環節就耗費了他們一年半時間，“這還只是冰山一角”。

他們大概每兩個星期就要開一次線上會議，深入討論超算模擬的階段性結果。地球系統科學模擬相比指標更加直觀，但因其數學化的內在邏輯，運行結果不能立即使用，需要編程分析模擬數據，并與指標數據進行反復比對。“Alexander是一名非常杰出的科學家，他友好樂觀，堅忍不拔，后來也變成了我最好的朋友之一。我們經常要非常認真地去核實模擬的結果，如果與指標不符合，我們要搞清楚原因是什么。”

孫亞東（右），Alexander Farnsworth（左）與友人

超算模擬用了一年半時間，分析結果又用了差不多一年時間。在兩個團隊研究人員的“小心求證”下，大滅絕的真相逐漸浮出水面。他們指出，巨型海洋變暖厄爾尼諾事件是導致大約2.52億年前地球上最大規模生命滅絕的關鍵因素。

近年來，不斷變化的厄爾尼諾引起了降雨模式和溫度的巨大改變。例如，它曾導致2016年澳大利亞大堡礁大范圍的珊瑚白化；2023年6月北美發生熱浪等極端天氣，當時氣溫比正常溫度高出約15攝氏度。由于出現在太平洋的強烈厄爾尼諾，2023年至2024年也成為有記錄以來全球最熱的年份之一。另外，人為引起的二氧化碳增加導致世界各地的災難性干旱和火災頻發。

在人類干預背景下，未來的厄爾尼諾是否會持續增強呢？這個問題目前在學界仍存在很大爭議。

將這些短時災難分開來看，似乎意識不到其危害性。但孫亞東等的研究指出，年際氣候變率增強與背景氣候態變暖疊加的復合效應將造成毀滅性的結果，二疊紀末生物大滅絕就是前車之鑒。

“在二疊紀末大滅絕期間，厄爾尼諾持續了更長時間，經常造成持續的大范圍炎熱干旱，隨后是短促的突然降水。這樣的氣候到處都是，這使得任何物種都很難適應。”孫亞東介紹道。這也解釋了為何在大滅絕中，陸地物種滅絕與海洋物種滅絕存在時間差。

從去年到今年，美國、加拿大等多地出現野火，都與目前的全球變暖大背景有關。這些災難導致一些小城市需要遷移，強厄爾尼諾還導致了亞馬孫雨林的退化。“現在大家關注少，是因為目前發生的規模較小，但我們的研究發現野火頻發、珊瑚死亡和森林退化在二疊紀末生物大滅絕時期都曾發生過。想到它們與生物滅絕的關系，我就有些心悸。”

真相只有一個

除研究本身的意義外，出色的寫作也是孫亞東偏愛這篇論文的原因。他平時很喜歡閱讀，在撰寫這篇論文時，花費了很多心思來打磨文字，“爭取讓每個字、每個句子都順暢優美”。Science的主編及編輯對這篇文章都給予了高度評價，給了他們7頁的版面。

孫亞東在科研上“開竅”較早。

2004年，他考入中國地質大學（武漢）并一路拿下博士學位。在德國度過9年后，孫亞東于2022年回到母校任職。目前，他已經收獲4篇Science論文：24歲時，他便以第二作者的身份發表了自己的首篇Science，27歲時發表首篇第一作者研究短文（report），28歲發表第一篇論評，39歲發表第一篇研究長文（research article）。

被問及研究風格時，孫亞東想了想，“我不喜歡和別人一樣，只做自己感興趣的事情。”

高中時，孫亞東曾對古代建筑特別癡迷，甚至一度想從事建筑設計行業。因為對建筑師而言，每件作品都是世界上獨一無二的。那種跳出常規審美、固定范式的創新精神，是孫亞東無比推崇的。

機緣巧合下，孫亞東沒能走上建筑師之路，轉而扎進了科學的世界。但就算每天與巖石、礦物、古生物打交道，他依舊堅持“獨一無二”的追求。“我的觀念是在想法上要超越前人，在別人想不到的地方做研究，不喜歡隨大流，更不會去追熱點。”

地球生物學的學科特點，恰好為孫亞東提供了一幅永無止境的探索圖景。某種程度上看，地球生物學是一個永遠處在進行時的學科——因為沒有人能夠徹底揭開數億年前的全部真相。“但這就是我最感興趣的地方。隨著科學技術的進步，我們知道了很多，但同樣也不知道很多，我想去挖掘那些不知道的東西。”

孫亞東在野外與同學們一起工作

孫亞東和學生

而地球生物學的研究工作，就是利用一切手段盡可能接近真相的過程。“科學家要將自己視作一位敬業的偵探，無論面對的是怎樣的陳年舊案、疑難奇案，都不放棄對真相的極致追求。”孫亞東說。

因為科學家和偵探都知道，找到真相雖然很難，但真相客觀存在，而且永遠只有一個。

參考文獻：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado2030