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不疾不徐:写在触碰late veneer十年时

已有 1104 次阅读 2021-11-10 09:16 |个人分类:地学讨论|系统分类:科研笔记

从意识到这是一个问题,到它最终和大家见面,差不多有十年时间。

整个大学和硕士阶段,我没有系统地学过地球化学,暨没有上过一门地球化学相关的课程。2012年我到德国柏林自由大学读地球化学博士的时候,是彻头彻尾的外行。对从Goldschmidt元素分类方案到同位素的一切,都很陌生。好在课题组成员比较多样化,在大约最初一年多的时间里,我像一个本科生一样,查字典、搜wiki甚至逐字逐句的翻译教科书或文献中一些难懂的片段,把地球化学的最基本的概念拼成了一张千疮百孔的图。当时,同门师兄汪在聪刚发表一篇Nature的文章。没过多久,他博士学位答辩。在委员会问完问题之后,问听众们有没有问题。我就问了一个到今天依然觉得还算可以的问题:late veneer标定的只是地球增生的最末期的事件,不知道在这之前的月球形成大碰撞以及更早期的星子和星胚的碰撞聚合对地球挥发性元素的影响大不大?如果无法评定更早过程的影响,直接估计最末期的事件,是不是会造成偏差?

在聪师兄可能已经不记得我问过这个问题了。但我自己至今都记得清清楚楚,是因为在答辩结束后的party上,Harry和我说,你问的这个问题很难啊。

在随后的读博生涯中,Harry安排我测了各种各样古老岩石的铂族元素和亲铜元素的含量,从35亿年的科马提岩到40亿年的Acasta杂岩体,作为我博士工作的主题。这个研究项目的中心思想是在汪在聪师兄研究的中生代以来的地幔橄榄岩的基础上,让我来研究早期地球的样品,这样把铂族元素和亲铜元素放到整个地球的增生、分异和演化的历史上整体来看late veneer这一假说的可行性。

当时,我对于如何做科研是一头雾水,根本不知道Kuhn循环。不过,有一次我在看张五常的《经济解释》,突然看到了有关何为科学研究的论述:科学数据的累积,形成科学假说,科学假说如果被反复检验成真,则成为理论;如果不能被证真,则需要另外的科学解释。如果将来的观测手段有了更大的突破,新的数据再积累起来,可能会有与之前不同的假说。我恍然大悟:我的工作是在查证在聪师兄和Harry最新工作提出的假说的可靠性。悲欣交集。喜的是终于知道自己工作所在的位次,悲的也是终于知道自己工作不过是normal science

博士惨淡毕业之后(一篇文章也没有发表),科大黄方老师收留了我,我也是在科大认识了王文忠。不知道从什么时候开始,我们就经常约着去食堂一起吃饭,边吃饭边讨论学术。当时Labidi的文章刚出来不久,他们发现高温高压实验得出来的硫同位素平衡分馏系数可以支持他地幔中的硫是地球核幔分异的产物的判断。我们当时的直觉是很难确定核幔分异过程同位素会怎么分馏。之所以把硫作为目标,一是因为硫几乎是可能受到核幔分异和late veneer的元素中最轻的;二是因为陨石、地球、月球以及火星的硫同位素组成有不少可靠的数据。经过多次沟通,我们决定来计算一下核幔分异中硫同位素的平衡分馏系数,不管有没有分馏可能都有价值。现在看来,我们当时的沟通真是高效和慎重。因为,第一性原理计算虽然不是新鲜事,但是计算熔体(复杂体系)之间的同位素平衡分馏系数还是有些难度,而且计算量也大,很花钱。

老王花了不到三个月,就有了一个大概的方向:核幔分异的过程中硫同位素可能没发生分馏。老王和我之间频繁的讨论贯穿了从2018年下半年到2019年上半年的整个时间段,讨论计算的细节、金属熔体中加不加其它微量的轻元素、代表地幔的熔体组成的设定合不合理,无穷无尽的反复检验都证明,在可能的地球核幔分异的条件下(温度、压力和化学组成),硫同位素没有发生分馏。这个和Labidi的实验结论完全不一样。

如果金属相和硅酸盐相之间的分离不是造成地球和陨石的硫同位素组成不一样的原因,那么更重要的原因是什么呢?月球的硫同位素组成比地球的重又是什么原因呢?王昆老师的月球K同位素工作给了我们很大的启示:行星增生过程中的挥发可能是一个重要的过程。虽然王昆老师的工作可以帮助我们理解月球的硫同位素组成比地球偏重,但是还是无法解释地球的硫同位素组成比陨石偏轻呀!如果是挥发的原因,那么应该地球的硫同位素组成比陨石偏重才对呀。

2019年沈延安老师邀请Mark Thiemens访问科大。沈老师帮助我们约了和Mark沟通的时间,我们做了一个报告给Mark讲新计算出来的数据。Mark本身就是做硫同位素的,而且还是核物理出身,因此如果我们的想法有问题,他是最有可能发现的人。我们讲完之后,他说他没发现我们的故事有什么不妥之处,只是挥发的细节可能还有一些问题。

我们大喜过望,匆匆我们写了一个初稿,投给了Nature。可想而知,没有被送审。初生牛犊不怕虎了,格式稍微改了一下,又投给了Science。过了大概两周,编辑回复说,Science的学术委员会审过之后,觉得并不适合他们的期刊,建议投到子刊。结果虽然同样不太好,但是我们至少知道这个工作应该是质量还不错。

2019年老王博士毕业,到UCLJohn那里做博后。我和老王从每天可以面对面交流,变成了只能线上交流。细节还在抠,但是好像凭我们两个人的力量,有些挥发的细节总是搞不定。老王邀请John和黄士春加入,很快我们对挥发的认识有了不少进展。新的一稿出来之后,我们又投给了Nature,这次好在被送审了。结果虽然不好,但是审稿专家的意见却很有价值,我们按照审稿专家的意见逐条修改,不能修改或者不认可的就逐条回复,我依然记得对于有些意见的回复可能要三四页。大家反反复复地看审稿意见、斟酌回复的内容,觉得审稿并不公平,我们应该申诉。我们将申诉意见返回给Nature之后,大概过了快三个月,收到了终审判决:内容过于专业,读者面太窄,不适合在Nature发表。

Nature不行,我们就把修改稿换成了Science Advances的格式,投了过去。这次审稿的质量实在是太令人震惊了,以至于我们连写回复意见的心都没有。在讨论下一步该怎么办的过程中,老王拿到了卡耐基的fellowship,他说Mike愿意帮我们看看稿子,是不是还有哪里有问题。Mike看了之后说,好像也没有什么问题,故事已经很完整了。于是,情况就变成了,投哪里。老王说如果投给NC,大概率可以中,但是他已经有以及即将有其它的工作在NC发表,老投NC实在是不太好。我当时已经跟着刘耘老师到成都理工,建设行星科学英才班占了我很大的精神,对这个工作发表在哪里已经几乎失去了耐心。不过,作者们讨论之后,还是决定投给Nature Geoscience试试。

实际上,我们几乎都不抱希望,因为NG的录用率和Nature正刊几乎是一样的,难度一点儿也不小。大概一个月不到,审稿意见回来了。没想到这次的审稿意见都较为积极,专家们还是提了很多特别好的意见,尤其是我们的理论推测能否在太阳系的物质中找到证据。说如果我们回复的好,他们可能会考虑录用。时间已经到今年三月份了,我邀请老王到理工来,这样沟通起来可能会更加通畅,图件的修改、审稿意见的回复效率可能更高一些。

我们把审稿意见写完之后,老王又和黄士春、MikeJohn等作者反复沟通。等到终于要投回去的时候,发现过了NG给的三个星期的修改意见,我们心里略慌。老王写邮件向编辑道歉,编辑倒十分大度,说没事。

文章终于和大家见面了,但是离最初老王和我在食堂讨论已经过去了3年,离我问在聪那个问题过去了8年,离我最初接触late veneer过去了10年。在这十年里,我没有一项工作和大家见面,远远达不到地球化学类博士生的平均产出。但是,科大较为宽松和自由的学术氛围,老王和我这种年轻人对科学问题的追求,各位合作者前辈对年轻人的支持和帮助,终于解答了我当时的疑惑。

现在回过头来看,这个工作的设定最初依然是为了查证前人结论,但是在不断的探索中,我们终于把地球挥发性物质的来源这一问题的认识,从寻找哪种陨石或哪几种陨石的混合最合适、从地球增生过程的最后1%时刻,推到了对地球的前体物质的认识上。late veneer在这个时候显得不是很重要了。

闲言碎语

我对这个工作很满意,原因就在于这个工作没有未曾言说的假设。

我多次和在聪讲过这个工作。今年上半年,在南京和在聪彻夜长谈,他说科学研究就是在正反不同观点的反复验证中进步的,他很高兴看到我这么多年终于有了一点儿进展。现在回想起来,在柏林和Harry及在聪交流的点点滴滴都深深地影响了我对科学研究的认识。Harry2016年申请TRR的时候,我问他这个项目好像涉及到HSE的地方不是很多呀。他说:我不会固守在HSE这个领域。做科研有很多不同的方式。有人擅长把一个工具运用到炉火纯青,有人喜欢用不同的工具研究同一个科学问题。他虽然没有指出自己属于哪类,但是他在HSE领域的研究自不必说,近些年来对月球和陨石的研究也都延伸出十分深刻的新问题。他大概是二者兼备吧。

这些年,我对自己也有了一些认识。我可能对自己领域存在哪些要命的科学问题比较清楚(用王选的话说就是擅长指兔子),但是奈何自己基础太差,即便是看到了问题,实际上也没法解决(用王选的话说就是不擅长逮兔子)。好在有老王这么一个又会指兔子又会打兔子的,我多多少少能沾点儿智慧的光。

时至今日,和科研有关的一切都成为了显学。不管是最新成果的推送,还是偶尔的研究生或青年导师的不幸离世,都能在一定的范围内掀起不小的热度。我现在当着行星科学英才班的班主任——芝麻绿豆大的一个官儿”——每天都在思考他们的学术前途。有时候半夜醒来,想到如果他们将来比我经历的更加曲折,该怎么办?船到桥头自然直吧。

今年,还写了一篇有关late veneerreview。如果看过我之前写的科学百科词条,那么很大程度上就不用看这篇综述了。回过头来仔细想,一个概念最初提出的时候纵使没有极坚固的基础,但是创始人的直觉必然是极为灵敏的。随着时日的延迁,概念不断被泛化。中国古人进行学术研究的范式,先是对前人的著作进行、紧接着,以至于最后不得不。新入行者了解这个领域最佳的办法大约是回到1960~1990这个时间段内,重新检点核心概念提出的背景和依据,自己做注与疏。如果还要在这个领域耕耘,那么大约相当于

时常和自己的研究生讲,没有什么天赋使命要求你必须在学术研究中蜿蜒曲折吃苦受难,作为一个活生生的人应该追求内心世界的圆满与外在世界的充盈。外界纵然有各式各样对你的评判,但是每个人都无法在夜深人静的时候说服自己服从哪些自己不认可的要求与道理。

回顾我庸常的过往,实在是无比庆幸。不管是本科时代、还是在成都读研,抑或是在德国读博,甚至于科大博后和重返成都,每个时期的老师们都是极为宽容。这一年以来和学生接触的特别多,因此时常疑惑自己到底该以什么身份和这些十八九岁的年轻人相处。前段时间,在峨眉山带实习(说起来实在是惭愧),基地里立了一块牌子,写着苏联教育家苏霍姆林斯基给为师者的忠告:请记住,你不仅是学科的教员,而且是学生的教育者、生活的导师和道德的引路人。不知道其他新进教师看到这句话的时候作何感想,我是被直击了灵魂。这实际上不仅要求为师者德沃艺精,而且要真实呀!

风在摇它的叶,草在结它的籽。花开了,就像花睡醒了似的。鸟飞了,就像鸟上天了似的。虫子叫了,就像虫子在说话似的。一切都活了。都有无限的本领,要做什么,就做什么。要怎么样,就怎么样。都是自由的。倭瓜愿意爬上架就爬上架,愿意爬上房就爬上房。黄瓜愿意开一个黄花,就开一个黄花,愿意结一个黄瓜,就结一个黄瓜。若都不愿意,就是一个黄瓜也不结,一朵花也不开,也没有人问它。玉米愿意长多高就长多高,他若愿意长上天去,也没有人管。蝴蝶随意地飞,一会从墙头上飞来一对黄蝴蝶,一会又从墙头上飞走了一个白蝴蝶。它们是从谁家来的,又飞到谁家去?太阳也不知道这个。只是天空蓝悠悠的,又高又远。萧红





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