大洋钻探：揭示地球环境的历史档案

为了解自己生存环境的变化，人类对地球的视野不但要在空间上拓宽，也需要在时间上扩展。地球的环境演变，在不同场合留下了各种各样的“历史档案”，唯独在深海沉积中留下的最为连续、最为全面。对深海大规模的系统研究开始于1968年的深海钻探计划。“深海钻探”、“大洋钻探”和“综合大洋钻探”深海研究的三部曲，是国际地球科学历时最长、规模最大，也是成绩最为突出的合作研究计划。前面说到的“板块”理论，正是DSDP在大西洋洋底的钻探取样和测年分析，发现从大洋中脊向两侧的玄武岩基底年龄越来越老，为洋底扩张的假说提供了决定性的证据。30年前在南大洋的钻探，发现澳洲和南美洲是在二三千万年前才完全离开南极大陆的，于是南大洋形成环南极洋流，造成南极的“热隔离”，结果导致南极冰盖的出现。深海钻探的这项发现，被誉为古海洋学新学科建立的标志。

总之，深海钻探和大洋钻探35年来在全球各大洋钻井近3000口，证实了板块构造学说，创立了古海洋学，把地质学从陆地扩展到全球，导致地球科学一场真正的革命，改变了固体地球科学几乎每一个分支的发展轨迹。

①确实，一些地球环境的历史变化，没有深海海底的钻探取样，是可能发现不了的。②到533万年前海面上升，与大西洋的通道恢复时，“地中海盐度危机”便告结束，大西洋水又呈瀑布状泻入地中海。③现在查明，由于地中海四面被陆地包围，只有水深300米的直布罗陀海峡与地中海连通，一旦构造运动将通道锁闭，地中海便变为一个巨型蒸发盐湖。④20世纪70年代初地中海的深海钻探，发现了二三千米厚的岩盐、石膏层。⑤这类蒸发岩应当是干旱地区的产物，地中海现在水深可达5000米，面积相当于黄海、渤海、东海总和的两倍，居然出现沙漠环境下的岩层，成为轰动一时的科学新闻。⑥距今596万年前开始，相当于全大洋6%的盐分在这里沉淀形成巨厚的蒸发岩层。

我们常说的沧海桑田是一个缓慢的过程，现在看来这一类超出常识范围的灾变事件，地质历史上也【】。现在水深超过2000米的黑海，也只有20多米水深的海峡与地中海相通。近200万年来黑海基本上是个大湖，大约一万年前湖面低于地中海近百米，但随着冰盖消融、洋面上升，到7000多年前地中海海面上升，突破博斯普罗斯海峡涌入黑海，突然造成灾难性洪水事件，最近科学家考证，认为这就是圣经里“诺亚方舟”故事的原型。

上述灾变属于区域性事件，深海钻探还发现了规模更大的全球性巨变。6亿年前，地球的两极大部分时间并没有冰层覆盖，像现在这样南北两极都有冰盖是绝无仅有的特殊时期。和现在反差最大的，是一亿年前恐龙盛行时的地球。当时，高纬度区的温度比现在高出15℃，大气浓度至少比现在高3倍，出现了几百万年大洋底部缺氧的现象，在洋底发现有机质大量堆积，在中东是石油的形成期。

距今最近的环境巨变，是两万年前的冰期，当时整个加拿大、美国和西欧的北部，全都压在几千米的冰盖之下。为什么会出现冰期？这种冰期还会不会再来？什么时候再来？一直是学术界必须回答的问题。现在已经明白：100年前阿尔卑斯山发现的几次大冰期、50年前太平洋沉积中碳酸盐含量的旋回，其实都是地球运行轨道几何形态变化。气候轨道驱动的发现和证实，是20世纪地球科学最辉煌的成就之一；轨道周期在世界各大洋地层中的对应性，为地质时期的纪年提供了天文学的标尺。但后来又发现，极地冰芯气泡反映的大气浓度，和深海沉积中氧同位素反映的冰盖消长，都和地球轨道呈现同样的周期现象。轨道周期如何能造成的变化？在冰期旋回中，究竟是高纬度冰盖的物理变化，还是低纬区碳循环的化学变化起着主导作用？这正是大洋钻探当前面临的课题。

1999年春，由我国科学家建议、设计和主持的南海大洋钻探，钻井17口、取芯5000米，实现了中国海深海科学钻探“零”的突破，首次取得了2300万年气候旋回的深海连续记录，其中一个重要成果，就是发现了40~50万年大洋碳储库的长周期变化，为探索热带碳循环在气候轨道周期中的作用提出了新认识。

根据今天的考古发现，公元前3000年前的苏美尔人就开始酿造啤酒了，对苏美尔人来说，啤酒被称作“kas”，也就是“嘴巴渴望的东西”。在古埃及，啤酒被当作报酬支付给那些建造金字塔的工人们。对古埃及人来说，拥有一座啤酒坊就意味着幸福。古时的人们可能因为啤酒而联系在一起，在那些非自然的聚居地聚集到一起，定居下来，形成城市。到今天，写作《啤酒圣经》的兰迪·穆沙认为，啤酒有助于人们磨去棱角，变得温和。而使得城市更适宜居住，啤酒相当于城市的“社会润滑剂”。饮用啤酒的生活方式，或者说社交方式，从两河流域以及金字塔奇迹开始就嵌入了人类的文明史。
过去半个世纪以来，围绕农业源起的研究，已经诞生了许多发现，也证实了这一假说：农业的开始乃至城市社会或者人类文明的诞生，确实与啤酒有关。
当大约一万年前冰川退去，成片野草出现，首先在“肥沃的新月区”，人类开始发现有些野草可以培育得穗粒更大、淀粉更多、以便食用，就是各种谷物，包括了小麦、大麦和燕麦等。对基因图谱的研究表明，大麦首先在今天的以色列-约旦一带被种植，然后伊拉克的库尔德斯坦、伊朗的西南部，然后逐渐扩散到埃及、摩洛哥，以及阿富汗、巴基斯坦和喜马拉雅山区。在这些最初的大麦种植区也发现了最早的啤酒，如苏美尔人石刻的啤酒酿造和饮用场景，埃及金字塔周边的啤酒遗迹。
最关键的，人们为什么要种植谷物？小麦可以做面包，大麦可以酿啤酒，这些似乎是天然的食物来源和加工方式到底是怎么形成的，并且影响着人类文明和生活方式？要知道，直到今天，世界上仍然有许多人对谷物过敏，不得不食用专门“不含麸质”的加工食物。人类的基因并不是天然适合谷物的。
人类学家和脑科学研究者们揭开了这个谜。宾州大学的人类学者SolomonKatz和博物馆学者MaryVoigt在1986年发表了一篇论文《面包与啤酒》，颇有开创性地指出，谷物和牛奶一样都包含一种外啡肽，能够起到镇痛、安抚紧张的作用，而且效果比牛奶所含的外啡肽还强。人们对后者的研究比较多，早就证实喝牛奶对婴儿有减少啼哭的镇静作用，这可以解释晚上临睡前喝一杯牛奶的镇静功效确实存在。只是，传统上牛奶并非成年人的常有饮料，而谷物却能起到相同的作用，这对人类社会的聚居和政治社会的形成可能是至关重要的。
从膳食品种的热量和蛋白质来说，谷物未必是人类的最佳选择。种植谷物还意味着两次收获期之间可能面临饥荒。但是，谷物特有的外啡肽却以大脑奖励的方式改变人的行为方式，让人变得温和而更具社会性。这可以帮助人在那些谷物种植区安顿下来，结成村庄。谷物还以其便于衡量财富的量化特性，即所谓多少石或蒲式耳计算的收获和交易，促进着贸易、分工和财富积累，规模约为一万人的最小城市便在农业开始的同时成为可能。
而大麦，因其外壳自然附有的酶，如同葡萄外皮的酶一样，天然适合发酵，也天然有利于吸附、过滤杂质，从种植的一开始似乎就被利用来酿酒而非食用。大麦发酵为啤酒，进一步强化了谷物的镇静功能和幸福意义，奖励着人类农业种植的选择。