近日，中科大教授孫立廣課題組又有一篇論文在《自然—地球科學》上發表。這是該小組今年4月以來在《自然》子刊上發表的第二篇關于熱帶氣候變化研究的重要成果。
孫立廣教授原本從事地質學研究，近十多年來，他另辟蹊徑，率領弟子下南極，上北極，赴南海，尋找企鵝糞、鳥糞，獨創“企鵝考古法”，開拓了“全新世南極無冰區生態地質學”這一新的研究領域，在著名學術期刊發表100多篇高水平論文。
而這一切，都源于他十三年前的那次“異想天開”。
1998年底，孫立廣費盡周折，爭取到參加中國第15次南極科學考察的機會。孫立廣到南極長城站，他的大弟子謝周清到中山站。
孫立廣提出的科考目標讓大家吃驚——到南極尋找企鵝糞土層。
“這個想法是被逼出來的。冰芯、湖泊、海洋、地質等各領域都有科學家帶著團隊在做，步人后塵便去不了南極。”孫立廣說，企鵝是南極最主要的動物種群之一，它們來自海洋，以磷蝦為主要食物，把糞便排泄在陸地上，通過雨雪的沖刷聚集到湖泊中，形成水、土、氣和生物界面上的物質循環。通過含有企鵝糞土的湖泊沉積層微量元素分析，可以了解人類活動對南極生態的影響，考察歷史時期企鵝數量的變化與氣候變化之間的關系。孫立廣希望借此“開辟一個新的研究渠道，在糞土中做出有分量的工作”。
然而，在阿德雷島（企鵝島）上，孫立廣歷經千辛萬苦卻始終沒有找到企鵝糞土層。直到考察臨近結束時，才偶然地發現了一個含企鵝糞的積水區。
從南極回來后，孫立廣他們將采回的67.5厘米的泥芯按1厘米間隔在潔凈室中分樣，對每個樣品進行26種元素的定量分析，又進行精確的碳14定年，確定這是一段大約“3000歲”的含有企鵝糞土層的泥芯。根據企鵝糞氟、磷等9種標型元素的濃度，確定含糞量的相對變化，進而推定企鵝種群數量的相對變化，以及與氣候變化的關系。
2000年10月，企鵝生態考古的第一篇論文《過去3000年企鵝數量記錄》發表在《自然》上。審稿人說：“這是一種研究南極湖泊集水區歷史時期企鵝數量的新奇的生物地球化學方法，在不久的將來，它很可能形成某種活躍的研究領域。”
該成果引起了國內外學術界的廣泛關注，被評為當年中國“高等學校十大科技進展”。
此后，孫立廣的團隊不斷壯大，先后8次共32人參加了南極科考，研究領域逐步拓展，形成了一整套研究方法與技術路線，并應用到我國南海西沙群島和北極的研究中，在極地與環境領域的國際權威學術期刊上發表了一系列有影響的論文。
2003年和2008年，孫立廣和弟子們兩次赴南海“探寶”。
說起揮師南海，孫立廣特別感謝我國著名物理海洋學家蘇紀蘭。當時孫立廣在一項關于南極研究的項目申請上遇到困難。蘇紀蘭對他說：“不要僅盯著南極，能不能到中國近海作研究？這樣既結合國家需要，又能與南北極研究作對比。”
一席話使孫立廣眼前一亮。
孫立廣和弟子們跑遍了西沙的7個島。他們每天頭頂烈日，仔細搜尋采集鳥糞層、水塘中的沉積柱等這些別人看來是廢物而他們當做“寶貝”的東西，不放過每一個細微的發現。
今年4月26日，孫立廣課題組的又一項重要成果在著名學術期刊《自然—通訊》上發表，第一作者是博士生晏宏。該文對南海地區過去千年降雨變化進行了研究，并對熱帶太平洋地區世紀尺度的氣候變化機制提出了新的認識。這項成果標志著孫立廣小組由南極開始的生態地質學研究，進入到生態與氣候變化機制研究的新階段。
但這項成果的發表，充滿了曲折。
兩次南海之行，孫立廣小組采集了多個時間跨度超過千年的沉積柱，據此進行了古降雨記錄重建。他們發現了一個重要問題：位于赤道輻合帶北界附近的南海西沙地區，在小冰期期間出現了降雨量增多的情況，這是傳統熱帶氣候變化機制理論所不能解釋的。
他們通過進一步綜合分析熱帶太平洋東西兩岸地區8個點目前已有的古氣候記錄，重建了過去千年熱帶太平洋地區降雨的空間結構變化，并得出結論：在相對較冷的小冰期（公元1400～1850年），熱帶西太平洋地區降雨增多，而熱帶中東太平洋降雨減少，表明該時段太平洋沃克環流較強；在相對較為溫暖的中世紀暖期（公元800～1300年），熱帶西太平洋地區降雨偏少，而熱帶中東太平洋降雨偏多，表明該時段太平洋沃克環流較弱。
由于他們的觀點與主流觀點相左，論文在審稿過程中遭到了強烈質疑，“折騰”了近兩年時間。
孫立廣不迷信經典和權威，在美國伍茲霍特研究所和香港大學等有關學者的幫助下，他們最終用充足的證據說服了審稿人。
“這一證據的發現和新機制的提出，是對熱帶氣候變化研究領域的重要貢獻。”審稿人說。
企鵝考古法甚至被孫立廣用到了考古領域。
2006年，孫立廣作為安徽省政協委員到亳州市蒙城縣調研時，參觀了尉遲寺遺址。考古發現表明，5000多年前這里是大汶口文化，但在距今約4400年的時候，為龍山文化所替代。是什么原因導致這兩種文化的更迭？考古界不甚清楚。
“企鵝考古法能考證企鵝的歷史，為什么不能用來考證人類的文明史？”孫立廣靈機一動，回來后指導博士生徐利斌作這項研究。他們用地質化學、同位素地質化學以及孢子花粉研究方法，分析從考古遺址采集的有沉積序列的土層中磷、碳等元素和同位素的變化，據此判斷當時的人口、農業發展狀況以及氣候變化情況。
他們發現，在距今約4400年的時候，發生了一次嚴重的“冷事件”，環境由原來的溫暖濕潤轉變為寒冷干燥，植被大量減少，藻類、水生植物基本絕跡，大汶口文化向南遷移，而龍山文化由北遷到此地。他們總結，距今4400年左右的極端氣候變化，可能是導致這次文化變遷的主要原因。該成果發表在不久前出版的考古領域旗艦刊物英國《考古年代學》上。
孫立廣說，利用古文化遺址中沉積物的地球化學記錄來研究古代文明的演化，可以恢復人類文明發展的連續歷史記錄，為這一領域開辟了新的方法。