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拯救人類的地質(zhì)學(xué)家

2015-09-10 07:22
飛碟探索 2015年5期
關(guān)鍵詞:帕特森鉛含量布朗

你多半沒聽說過克萊爾· 卡梅倫· 帕特森(Clair Cameron Patterson),他本人差不多就是丟在人堆里也不會被找出來的樣子,平平淡淡、普普通通的一個地質(zhì)學(xué)家,而且還是半路出家。但是,一個偶然的發(fā)現(xiàn)使他改變了自己的生活,也使我們的生活被改變。

帕特森本來是個化學(xué)家,在第二次世界大戰(zhàn)的時候和妻子一起參加了著名的曼哈頓計劃。戰(zhàn)爭結(jié)束后,他們像每一個參與戰(zhàn)爭的人一樣,回歸了正常的生活,妻子找了份工作,帕特森決定去芝加哥大學(xué)繼續(xù)讀書。這時候,芝加哥大學(xué)的地質(zhì)學(xué)教授哈里森·布朗(Harrison Brown)正好有一個有趣的測定地球年齡的設(shè)想,但他又不確定這個設(shè)想實現(xiàn)的可能性有多大,所以不太愿意在上面花太多時間。最后,他選擇了一個兩全其美的方法:招一個研究生來做這項研究,不出成績也不損失什么,出了成績,作為導(dǎo)師的他自然有份兒,而帕特森就是被他選中的研究生。

測定地球的年齡是一個地質(zhì)學(xué)問題,而帕特森是學(xué)化學(xué)的。布朗恰好要找一個這樣的人,因為他想通過化學(xué)分析的方法來解決這個問題。隨著核物理的興起,放射性同位素的特性被掌握,人們發(fā)現(xiàn)放射性元素的衰變率是恒定的,無論周圍環(huán)境怎樣改變,它們的衰變率都不會改變。所以,理論上,通過測量鈾原子在億年尺度上衰變成鉛的速率,就能測定地球的年齡。具體的方法就是,找到一塊和地球同齡的石頭,測定里面的鉛含量。由于地表的古老巖石早就被風(fēng)化、掩埋或者破壞了,布朗給帕特森提供了一堆形成于太陽系早期的隕石,通過測定這些隕石的鉛含量應(yīng)該能得到答案,這是1 9 4 8年??墒沁@個作業(yè)比布朗預(yù)想的麻煩多了,或許這位正宗的地質(zhì)學(xué)家根本就沒想到微量化學(xué)分析會那么難,最后帕特森用了足足7年才得出結(jié)果,拿到學(xué)位。

這里最大的問題在于帕特森每次得到的測量結(jié)果都偏差很大,或者說,根本得不到可靠的數(shù)據(jù)。帕特森多方驗證,最后認(rèn)為可能是實驗室或者空氣里存在的鉛元素影響了實驗結(jié)果。他所在的實驗樓極度破敗,在這種環(huán)境下根本沒辦法得到正確結(jié)果。他反復(fù)打掃破舊的實驗室,盡量讓實驗室變得無鉛,但最后的結(jié)果還是偏差百倍。帕特森用酸來煮容器和工具,并提純化學(xué)原料,進一步降低實驗室的鉛含量。這個過程就像搭積木一樣,一不小心就會倒塌,比如有人突然推開實驗室的門,他幾個月的清潔勞動就毀于一旦了。

無論怎樣小心,最后都沒解決問題。帕特森希望能有一個全新的實驗室——超級潔凈室,但根本沒有經(jīng)費。帕特森只好像個勞碌終日的清潔工,永遠(yuǎn)重復(fù)著實驗的第一步,第一步,還是第一步。就這樣,這個執(zhí)著到近乎變態(tài)的家伙堅持了6年。

轉(zhuǎn)機直到老師布朗調(diào)任加州理工大學(xué)時才出現(xiàn),帕特森這個多年未畢業(yè)的博士生也跟去了。在那里,帕特森終于制造出了世界上第一個超級潔凈室,并在那里測得了夢寐以求的地球年齡——4 5.5±0.7億年。今天,這個數(shù)據(jù)仍然被普遍接受,不過精確到了4 5.4±0.5億年。

帕特森打開了真理的大門,但他仍是個貧窮的小講師,甚至因為忙于研究而錯過了申請終身教授的職稱。盡管有無數(shù)本教科書提到了地球的年齡,可提到他名字的寥寥無幾,有的還拼錯了他的名字。

在測定地球年齡的過程中,帕特森發(fā)現(xiàn)地球環(huán)境中的鉛含量非常不正常。今天我們都知道,鉛是一個很恐怖的家伙,但在過去人們并不這么想,這東西柔軟且熔點低,可塑性很強。古羅馬人對鉛的熱愛近乎偏執(zhí),他們用它制作容器,盛放葡萄酒,甚至用作城市供水系統(tǒng)。在帕特森的時代,人們雖然已經(jīng)知道高含量的鉛會對人體有害,但仍然有人向公眾鼓吹鉛的用途,而忽略了鉛的危害。當(dāng)時,有一個堪稱“偉大”的化學(xué)家給人類文明帶來了深重的災(zāi)難,他就是美國化學(xué)協(xié)會主席小托馬斯·米基利(Thomas Midgley)。他發(fā)明了制冷劑氟利昂,還開創(chuàng)性地把四乙基鉛作為抗爆劑添加到了汽油中。

最初,帕特森也和其他科學(xué)家一樣,認(rèn)為鉛在自然界普遍存在,沒有什么可擔(dān)憂的。在測定地球年齡時,為了排除環(huán)境中鉛的干擾,他研究了鉛的傳播和擴散,也仔細(xì)分析了海水深層和淺層中鉛的含量。帕特森吃驚地發(fā)現(xiàn),深海中鉛的含量很低,但在淺海和水面上,鉛的含量高出了幾百倍,并且淺層海水中的這些鉛是近年才出現(xiàn)的。是什么給全球的海洋帶來了那么多的鉛?帕特森和布朗偶然談起這個問題,帕特森提出了他的假設(shè)——含鉛汽油。

兩個人都沉默了,因為他們所有的研究經(jīng)費都是石油組織贊助的。帕特森明白自己即將做一個重要的選擇,但他沒有任何猶豫。帕特森著手發(fā)表學(xué)術(shù)論文,討伐含鉛汽油。這種行為導(dǎo)致他所有來自石油行業(yè)的贊助被抽走,更有石油巨頭想迫使他從研究所卷鋪蓋滾蛋。但帕特森是執(zhí)著的,一如他用7年時間探尋地球的年齡。為此,他的足跡遍布?xì)W美各地。他在南極挖掘冰芯,研究冰芯中包裹的幾百萬年前的空氣,發(fā)現(xiàn)在幾百萬年前的空氣中,鉛含量只有現(xiàn)在的幾百分之一。

被工業(yè)巨頭收買的科學(xué)家卻對公眾說“不用擔(dān)心”,這些歷史的小丑把帕特森丑化成一個欺世盜名的騙子。終于,在一名州議員的幫助下,政府于1 9 6 6年主持了關(guān)于鉛的聽證會。為了干擾聽證會,巨頭們通過運作把時間選在了帕特森在南極洲的時候。但出人意料的是,帕特森在第五天趕回來了!

也許理想的劇情應(yīng)該這樣結(jié)尾——帕特森慷慨陳詞,法官落錘,判決石油公司敗訴,然后所有參與這場斗爭的人擁在一起。而現(xiàn)實是,帕特森只能用盡所有的力氣,用那一點點微不足道的阻力,讓現(xiàn)實停下來。

這點力量雖然微不足道,卻在一點一點地發(fā)揮作用。就這樣過了2 0多年,“固執(zhí)”的帕特森不斷給自己拉仇恨,他關(guān)注了因為缺乏類似的實驗數(shù)據(jù)而被忽略的罐頭食物中鉛含量增加的問題。為了進一步尋找證據(jù),他還檢驗了1 6 0 0年前的秘魯人骨架中的鉛、鋇和鈣含量,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代人骨架中的鉛含量是古代秘魯人的7 0 0倍至1 2 0 0倍,而鋇和鈣的含量沒有明顯增加。

終于,在2 0世紀(jì)8 0年代,美國徹底禁止在石油和各種消費品中使用鉛。1 9 9 0年,美國人血液中的鉛含量降低了8 0%。我們現(xiàn)在實在無法想象,如果汽油和日用品至今沒有無鉛化,對全人類會有什么影響。但直到今天,絕大部分人都不知道這個偉大的英雄,他低調(diào)了一輩子,而這恰恰是一位偉大科學(xué)家的魅力。

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