第02个故事 亚基尔博士要那些小纸片做什么

亚基尔博士通过烧报纸

测量不同时期大气中的碳-12含量。

问题来了！“二氧化碳在这个地球上到底干了些什么？”

1997年冬季的一天，以色列魏兹曼研究所的生物地球化学家亚基尔兴奋无比，原因很简单：他收到一个来自美国《波士顿环球报》的邮包。邮包里是该报自1872年开业以来所出版的全部报纸的剪片。虽然每张剪片只有普通邮票大小，但对亚基尔而言，却是他过去几年在全球范围艰苦搜寻的成果。

作为一名从事化学分析研究的科学家，亚基尔博士要那些小纸片做什么？

说来话长，得回到100多年前。

地球是个温室

1896年，瑞典化学家阿尔赫尼斯首次发现，二氧化碳可以让太阳辐射畅通无阻地到达地球表面，使地面温度升高；同时，又部分阻止了地球热能向外的辐射。两者的共同效应在大气中造成了所谓的“温室效应”，使地球表面平均温度维持在人类可以生存的水平。

阿尔赫尼斯认为，经过100多年的工业革命，人类生活和生产活动中燃烧的煤炭和石油所释放的大量二氧化碳最终可能会影响地球气候。

对阿尔赫尼斯的这一推论，当时全球大多数科学家都嗤之以鼻。他们认为人类活动相对地球来说是如此的弱小，根本不足以对自然气候演变造成任何影响。

1958年，美国科学家克林在夏威夷的冒纳罗亚火山上开始对大气二氧化碳浓度进行不间断的精确科学测量。

但直到20世纪70年代，科学界才开始普遍关注大气中二氧化碳浓度的持续上升问题，并将人类活动、大气二氧化碳浓度升高和以全球变暖为主要特征的全球气候变化联系起来。

自那时起，又过去了30多年。各种证据愈加丰富，全球科学界终于形成共识：排放以二氧化碳为代表的温室气体的人类活动，对近百年来全球气候变化有着深刻的影响。

遗憾的是，受科学技术发展进程的影响，对全球气候进行科学观测才仅仅不到50年历史。所得到的资料，无论在空间尺度上，还是时间尺度上，都难以满足气候变化研究的需要。

要找到一棵理想的树是非常困难的

为了能够更为准确地掌握人类活动是如何影响全球气候变化的，为国际社会尽快制定政策和采取相应行动提供科学依据，以尽可能地使人类社会免受气候变化所带来的负面影响，全球科学家如同破案的侦探，为寻找气候变化的蛛丝马迹，开展了一场无形的“国际竞赛”。

亚基尔博士就是这项竞赛中的一员。

亚基尔博士发现，虽然古气候研究通过对封存在格陵兰岛、南极洲和其他高寒地区冰川中的远古大气进行分析，已初步复原了过去近70万年的地球气候，但这些数据所反映的年代久远，时间精度不高。

亚基尔博士

而用从古树中钻取的树木年轮开展分析，虽然可以弥补这些不足，但要找到一棵理想的树还是非常困难的。同时，单一树木也只能反映一个非常有限地区的气候变化。

基于在碳同位素分析方面的经验，亚基尔博士大胆地提出了一个奇妙的分析方法：从旧报刊的纸张中碳的同位素变化来分析相应年代的大气碳浓度，进而对工业革命以来的全球碳浓度进行定量分析。

旧报刊所用纸张不是出自一棵树木，因此，能更好地代表一个地区的平均状况。

一个假设

亚基尔博士提出的这个实验，基于以下科学认识：

树木在生长过程中，通过光合作用不断“呼吸”二氧化碳。对所有树木来说，它们更“喜欢”那些含有在碳同位素中较轻的碳-12 的二氧化碳。因此，由千百万年前动植物转变而成的煤、天然气和石油等化石燃料中，缺乏在碳同位素中较重的碳-13。

据此，亚基尔博士提出科学假设：

受工业革命以来人类大规模燃烧化石燃料的影响，大气中被人为地增加了更多的碳-12。因此，报纸期刊纸张中碳-13 对碳-12 的比例，应该随着时间的推移而下降。

烧报纸

为了检验他的这个科学假设，亚基尔博士写信给全球十多家有着百年以上历史的报刊，希望他们能够提供尽可能久远的报刊剪片。他得到了《波士顿环球报》的响应，于是出现了本文开头的那一幕。

亚基尔博士将这 100 多个报纸样品放入温度高达 2200℉［约 1204℃，1 华氏度（℉）=32+ 摄氏度（℃）×1.8］的超级富氧炉中进行焚烤，让样品中的碳与氧气结合，形成二氧化碳。然后，他使用质谱仪测量二氧化碳气体中碳同位素的组成，特别是化石燃料燃烧的关键标志—碳-12 的含量。

在过去 10 多年中，亚基尔博士对从全世界收集来的各种报刊纸张进行了同样的分析，所得结果证明了他的科学假设是正确的。

工业革命以来，人类使用化石燃料的强度不断增加，从这些燃烧的旧报纸中得到了证明。

知道分子

旧报纸中碳-13 对碳-12 的比例，会随着时间的推移而下降。