長久以來,地球歷史時(shí)期大氣14C含量的異常變化均被單一歸結(jié)為宇宙射線強(qiáng)度的變化,如太陽耀斑和超新星爆發(fā)等引起的14C含量增加。
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所孫衛(wèi)東研究員領(lǐng)銜的合作研究團(tuán)隊(duì)(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉羿和彭子成,中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所張兆峰、凌明星和沈承德,臺(tái)灣大學(xué)沈川洲,中國科學(xué)院地球環(huán)境所劉衛(wèi)國,中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所孫小淳和北京大學(xué)劉克新),通過高分辨率14C、碳氧同位素、高精度鈾釷等年代學(xué)研究方法,分析了采自中國南海的珊瑚樣品,詳細(xì)厘定了公元773年左右Δ14C激增1-1.5%的過程,發(fā)現(xiàn)造成此次Δ14C增加事件是由數(shù)個(gè)高強(qiáng)度的脈沖(3-6%)組成,其大幅度快速波動(dòng)特征完全不同于傳統(tǒng)宇宙射線增強(qiáng)所導(dǎo)致14C含量增加后逐漸遞減的特征,并提出此次14C含量變化很可能是由彗星落入地球大氣造成。
彗星中富含氮的化合物,在進(jìn)入地球大氣圈層之前,直接暴露于高強(qiáng)度的宇宙射線中,可通過14N(n,p)14C 反應(yīng)形成大量的14C,其14C/12C比地球大氣高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)彗星落入大氣時(shí),快速燒毀過程中所釋放的大量14C會(huì)被海表的珊瑚和日本歐洲的樹輪記錄下來。這一推斷也得到了歷史資料的證實(shí):如《舊唐書》和《新唐書》記載,唐代宗大歷七年(公元773年)確實(shí)出現(xiàn)了非常壯觀的彗星天象!缎绿茣煳闹尽罚骸按髿v七年十二月丙寅,有長星于參下。其長亙天。長星,彗屬!保弧杜f唐書》則記載:大歷七年十二月“丙寅雨土,是夜長星出于參,其長亙天”(“其長亙天”,表明彗星已進(jìn)入地球大氣范圍,而“雨土”則有可能是彗核碎裂造成的)。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)不僅更新了我們對(duì)地球歷史時(shí)期大氣14C含量變化成因的認(rèn)識(shí),也為研究史前彗星和地球大氣作用提供了一種新的途徑。同時(shí),該研究成果為珊瑚、石筍、樹輪等古氣候古環(huán)境信息載體的研究提供了新思路和新方向。
論文于2014年1月16日發(fā)表于英國自然出版社的Scientific Reports(Sci. Rep. 4, 3728; DOI:10.1038/srep03728 2014)雜志上。孫衛(wèi)東為通訊作者,劉羿和張兆峰為共同第一作者。
