我叫刘东生,1917年生于沈阳,2008年告别了我钻研一生的土地。这八十九载光阴里,我始终在与脚下的黄土、与亿万年的时光对话。有人称我“黄土之父”,可在我看来,我不过是读懂了黄土的“语言”,顺着自然留下的线索,一步步揭开地球过往的秘密。
年轻时,黄土高原上关于“黄土是风吹来的,还是水流带来的”争论已持续百年。我带着罗盘与标本袋,在高原上走了万里路,用网格状考察摸清每一寸黄土的分布——原来黄土不是单一的土层,而是藏着37个黄土-古土壤旋回的“时光册”,记录了250万年的变迁。孩子们总问我:“这本‘时光册’没有文字,您是怎么读懂的?”其实答案很简单,它藏着两样最诚实的“书记员”——土壤的颜色和动物的遗骸,正是它们,帮我拼凑出了黄土成因的完整故事。
当年在洛川剖面考察时,我最先注意到黄土层里嵌着一道道红褐色的条带,像蛋糕里的果酱层。起初有人说这是流水冲刷的痕迹,可我蹲在剖面旁用放大镜看了整整三天,发现这些红带质地紧实,还带着植物根系的痕迹,绝非流水所能形成。我把样品带回实验室,又请教了土壤学家朱显谟先生,终于解开了颜色的秘密:这红褐色条带是远古的古土壤,形成时气候温暖湿润,夏季风带来的雨水冲走了土壤里的碳酸钙,铁元素被氧化成赤铁矿,就像铁钉生锈般染红了土层;而浅黄色的黄土层,是气候干冷时冬季风搬运沙漠戈壁粉尘堆积而成,雨水稀少让碳酸钙留存,铁元素无法充分氧化,自然保持黄色。我们在宝鸡剖面数出的37层黄-红交替层,每一层都是一次“干冷-暖湿”的气候轮回,也成了我提出“新风成学说”的关键依据——我不只是说黄土来自风力搬运,更讲清了“物源(沙漠戈壁)—搬运(风力输送)—沉积(黄土高原)—沉积后变化”的完整过程,这才彻底平息了百年之争,让黄土有了属于自己的“成因密码”。
而动物化石,则是这本“时光册”里更精准的“温度计”。我们团队在黄土里挖过比指甲盖还小的蜗牛壳化石,别小看这些小东西,它们对气候的挑剔程度堪比精密仪器。在红褐色的古土壤层里,总能挖到大量湿暖型蜗牛的化石,比如壳带细密纹路的瓦娄蜗牛,如今它们只生活在秦岭以南的湿润山林;可在浅黄色黄土层里,主导的是干冷型的华蜗牛,现在多栖息在陕北干旱坡地。除了蜗牛,大型哺乳动物化石更具说服力:在最古老的午城黄土层里,我们发现了中国长鼻三趾马的牙齿化石,这种马爱吃草原嫩草,说明240多万年前这里还是森林草原气候;可到了年轻的马兰黄土层,三趾马化石消失了,取而代之的是耐干旱的啮齿类动物骨骼——这些变化,都在诉说着气候逐渐变干的历程。
有了颜色和化石这两样证据,我们就能给每一层黄土“标注”气候标签。比如洛川剖面的S5古土壤层,红度值最高,湿暖型蜗牛占比超80%,还有大量松科花粉,那是距今40万年前的“超级间冰期”,当时的黄土高原比现在温暖湿润得多;而它上方的L6黄土层,干冷型蜗牛占90%,还有蒿属、藜属耐旱植物花粉,显然是一次剧烈冰期的到来。更让我惊喜的是,当我们把黄土里的气候线索,与深海沉积物的氧同位素曲线对比时,两条曲线几乎重合!这说明黄土记录的东亚气候变迁,与全球冰期-间冰期波动同步——原来我们脚下的黄土,不只是中国的“时光册”,更是全球气候变化的“晴雨表”。
后来,一场与百姓生命息息相关的调查,将我的研究方向引向了环境地质学。上世纪60年代末,中央成立地方病防治办公室,要攻克在东北、西北等地肆虐的克山病——这种1935年最早在黑龙江克山县发现的疾病,会让患者心脏肥大、呕吐黄水,儿童和孕妇死亡率极高,当地百姓深受其害。我奉命带着地球化学团队赶赴黑龙江克山、陕西等地,住在简陋的县委招待所“大统舱”里,借着县防疫站的小实验室开展工作。
在黄土高原调查时我发现一个规律:地势平坦的地区基本没有克山病,而沟壑纵横的区域病例却扎堆出现。这让我坚定了“病因与水土密切相关”的判断。我们系统检测了病区的水、土壤、粮食,甚至当地居民的头发和指甲,结果清晰显示:这些地方普遍严重缺乏硒元素,而非病区则完全不存在缺硒问题。要知道,硒是人体必需的微量元素,国外早有文献记载,土壤缺硒会导致牲口肌肉坏死,联系到克山病患者的心肌损伤症状,答案逐渐清晰。后来进一步研究证实,缺硒不仅会引发克山病,还是大骨节病的重要诱因——这种让骨关节变形的疾病,同样在低硒地区高发,与硒缺乏导致的毒素积累密切相关。
基于这些发现,我就着咸菜馒头,翻遍积累的活页笔记,花一周写出5000多字的《环境地质学的出现》,刻成蜡版油印百余份寄往各地。这篇文章首次为中国环境地质学树起旗帜,也让“研究地球要守护生存环境”的理念深入人心。后来国家在病区投放含硒矿物盐,克山病得到有效缓解,这项研究还让中国科学家首次获得硒研究领域的国际大奖施瓦茨奖,这比任何荣誉都让我欣慰。
再后来,我的脚步迈向了青藏高原。站在5900米的冰川旁,一块高山栎化石让我心头一震——这种植物本该生长在温暖低地,却出现在高寒之巅。我顺着这条线索研究,最终推断出青藏高原在200万年内隆升了3000米,这份“青藏高原隆起与环境演化”的研究,也让我捧回了国家自然科学奖一等奖。我始终觉得,大地不会无缘无故留下痕迹,科学家要做的,就是把这些痕迹拼成地球的“演化地图”。
这辈子,我得过泰勒环境成就奖、国家最高科学技术奖这些荣誉,但最让我欣慰的,是自己用过的方法能帮后人走得更远。当年我用钾-氩测年法给黄土“断代”,如今科学家把这套技术装上火星车,让迷你质谱仪在火星表面分析岩石,帮那颗红色星球“写自传”。看着好奇号传来的数据,我仿佛看到科学的火种在跨星球传递——从黄土高原的沟壑,到火星的红色地表,探索的勇气从来不会被距离阻挡。
如今,我虽已离开,但那些藏在土层里的颜色变化、嵌在黄土中的小小化石,还有曾为攻克地方病奔走的足迹,依然在向世人诉说着地球与人类的紧密关联。孩子们,我用一生证明:每一粒土、每一块岩石、每一层沉积,都是自然的“信使”;每一种地方病的防控,都是对地球密码的践行。只要你们带着好奇走出实验室,带着坚持追寻线索,既能读懂地球的过去,也能守护当下、探索宇宙的未来。毕竟,科学的意义,从来都是让我们更懂世界,也更敢奔赴未知——这便是我留给你们的,最珍贵的“时光礼物”。
