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黄方:用同位素解开地球和行星的“密码”
文章字数:1804
黄方。


  从嫦娥五号、六号带回的月壤,到寒武纪生命大爆发的奥秘,从俯冲带岩浆的形成,到阳澄湖大闸蟹的产地溯源——你或许很难想象,这些看似跨度极大的问题,背后站着同一位科学家。
  他就是黄方,中国科学技术大学教授、深空探测实验室副主任。黄方从中国科大获得地球化学本科和硕士学位,在美国伊利诺伊大学获得博士学位,他用二十余年时间,在金属稳定同位素领域深耕细作,为我国深空探测、地球演化、矿产资源和科技考古打开了一扇又一扇新的窗口。
  从分析方法到理论体系,他打下坚实“地基”
  金属稳定同位素,听起来高深莫测,却是当代地球化学最前沿的工具之一。它像一把精密的“尺子”和“示踪剂”,帮助科学家还原地球和行星的演化历史。
  应用金属稳定同位素的前提是,得先学会怎么“理解”它。黄方带领团队,从最基础的分析方法做起。他们建立了钒、钡、镁、硅、铁、铜、锌等一系列同位素的高精度分析体系,攻克了复杂样品前处理、基体干扰校正、超低含量精准测定等技术瓶颈,多项指标达到国际领先水平。
  有了可靠的数据,他又系统厘定了地幔、地壳、陨石、海水等关键地球储库的同位素组成,为全球同行提供了基准数据。更重要的是,他结合实验、理论和观测,揭示了高温与低温条件下矿物—熔体—流体之间的同位素分馏规律,将同位素示踪从“定性描述”提升到“定量约束”与“机理解释”的层面。
  这套从方法到理论的完整体系,为我国金属稳定同位素研究跻身国际第一方阵奠定了坚实基础。
  仰望星空:从月壤中寻找地球的“镜子”
  作为深空探测实验室的核心成员,黄方将目光投向了更遥远的太空。
  面向国家深空探测重大战略,他利用钙和硅同位素,揭示了地球、月球和行星岩浆洋的冷却结晶过程。真正让他走入公众视野的,是嫦娥五号和六号月壤的研究。
  借助珍贵的月球样品,黄方团队利用硅同位素,系统对比了月球正面和反面的太空风化差异。这一成果为理解行星空间风化机制提供了全新的同位素证据,也让中国科学家在行星科学前沿发出了强有力的声音。
  在他看来,研究月球不只是为了月球本身。“月球是一面镜子,它记录着早期太阳系的历史,也帮助我们理解地球是如何变得宜居的。”
  脚踏实地:用同位素服务国家资源安全
  仰望星空的同时,黄方从未忘记脚下的土地。
  围绕国家战略性矿产资源安全需求,他以金属稳定同位素为核心工具,在俯冲带动力学、壳幔相互作用与岩浆成矿方向取得重要理论突破。他利用钡、铁、铜、锌等同位素,示踪岛弧岩浆的来源与演化过程,提出了冷俯冲带“混杂岩熔融”等岛弧岩浆形成新机制,修正了传统模型。
  这些基础研究的价值指向一个现实问题——关键金属如何富集、如何成矿?黄方将理论体系应用于岩浆—热液成矿系统,揭示了铜、金、铁、钒、锡等关键金属迁移与富集的地球化学机理,建立了成矿示踪与资源评价的新方法。基础研究与国家需求,在他的工作中实现了深度融合。
   有趣且有用:从大闸蟹到青铜器
  令人意外的是,这位深耕基础研究的科学家,还有着极具烟火气的一面。
  他曾用锶同位素鉴定阳澄湖大闸蟹的产地——不同湖泊的螃蟹,其锶同位素组成差异显著,且主要受湖水控制。这一方法为食品地理标志提供了直接可靠的科技手段,“洗澡蟹”从此无所遁形。
  他还与科技考古专家合作,测量了大批青铜器的铅同位素,为同位素地球化学与考古学的交叉开辟了新路径。他应《NatureGeoscience》邀请,写过一篇关于重晶石的科普文章,介绍这种“矿物界的重量级冠军”。“科学不应该是象牙塔里的孤芳自赏。”黄方说,“它既要解决重大科学问题,也要服务社会、走进生活。”
  甘坐冷板凳,敢闯无人区
  截至目前,黄方已发表论文超340篇,其中Nature正刊、子刊及PNAS十余篇,总被引超万次,荣获全国创新争先奖、安徽省自然科学一等奖、中国青年科技奖、教育部青年科学奖等重要奖励。他主持或承担了国家杰青基金、基金委群体项目、国家重点研发计划等重大科研任务,担任国际地球化学重要期刊《Geochimi-caetCosmochimica Acta》副主编,是我国金属稳定同位素领域的学科带头人。但比起这些数字和头衔,更打动人心的,是他身上那种“甘坐冷板凳、敢闯无人区”的科学家精神。
  从2011年回国至今,黄方始终坚守科研一线。他学风严谨、治学笃实,坚持自主创新与问题导向。“我们这一代人,赶上了国家科技快速发展的好时代,没有理由不拼尽全力。”
  在他的故事里,我们看到了基础科学的魅力,也看到了一位中国科学家将个人理想融入国家需求的赤子之心。从地球到月球,从岩石到大闸蟹,黄方用微小的同位素变化,解开着这个星球和这个时代最深刻的密码。 (全媒体记者 黄文静)

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