林亚娟博士在她昆山杜克大学的实验室(摄影:王启铃)

文 | John Butcher

昆山杜克大学生物地球化学助理教授林亚娟博士大部分时间都在实验室里处理DNA样本。

工作时间虽然很长,但实验室却温暖如春,而且在结束一天的工作后还可以回到家中放松休息。然而她的研究却并不是经常在这样惬意的环境下进行的。

在实验室,林亚娟博士正在进行南极冰层融化对气候变化影响的最后阶段研究。自2017年开始,林亚娟博士作为科学家参加了环南极科研考察。这是一次艰苦的旅程,需要克服寒冷的天气、风大浪急的海洋以及狭窄的环境,但也是她职业生涯中最奇妙和最有意义的经历之一。

林亚娟博士回忆:“虽然旅途艰辛,但这趟旅程的体验却是很好的,南极实在是太美了。当身处其中,无法不感到震撼。”

共有155名科学家参加了此次南极科研考察之旅,他们进行了22个研究项目,林亚娟博士是其中一员。在著名环境科学家大卫·沃尔顿 (David Walton) 的领导下,他们乘坐“特列什尼科夫院士”号科研考察船 (Akademik Tryoshnikov) 环南极航行5个月。(大卫·沃尔顿2019年与世长辞。)


在“特列什尼科夫院士”号科研考察船 (Akademik Tryoshnikov) 上可以看见海豹在岸边晒太阳(摄影:Sharif Mirshak)

这艘俄罗斯科研考察船有着橙白色的外表,内有直升机停机坪、餐厅、船舱和多个实验室。瑞士极地研究所组织了这次国际合作科研考察项目,共有来自21个国家的科学家参与。林亚娟博士参加了第一段从德国不来梅港到南非开普敦以及第四段从智利蓬塔阿雷纳斯再次回到开普敦的旅程。

林亚娟博士的工作是在船上实验室内使用质谱仪,测量通过管道从船底连续取样海水的碳封存量,这需要有一名人员大部分时间都待在实验室内进行设备监测。当她不在时,这项工作会由其他团队成员接手,其中包括杜克大学生物地球化学教授尼可拉斯·卡萨博士 (Nicolas Cassar) 以及欧洲海洋研究所 (Institut Universitaire Europeen de la Mer) 副教授路易·梅尼恩博士 (Lois Maignien)。他们也与林亚娟博士一起参与了这次研究项目建议书的撰写。

在旅途中,林亚娟博士和团队还测量了水温以及其他因素,并把深度、温度、电导率测量仪 (CTD) 在不同的水位下沉入水,最深可达四千米,去收集包括浮游植物、藻类和细菌微生物在内的海洋生物样本。大多数时候,船上同时有两名团队成员,昼夜不停地协同工作,轮流休息和监测设备。


林亚娟教授(中)在同事的帮助下准备研究设备(摄影:Sharif Mirshak)

这是一段艰难的旅程,气温会瞬间降至零度以下,海面上波涛汹涌,科学家们有时不得不待在甲板下。船上空间很拥挤,四个人有时不得不住在一个房间的双层床上。林亚娟博士回忆说,每次轮班结束后,她都会在黑暗中悄悄地爬上床,设置好闹钟,以便在下一次轮班时起床。整个过程中尽量不吵醒在其他研究小组工作的室友。

她说,只要船上的卫星网络允许,她就会和先生以及朋友们聊天,以保持良好的精神状态。“有时信号很好,大家就都很兴奋,因为可以打电话给家人。我经常去顶层甲板与先生通话,因为那里信号最好。那也是船上使用互联网的热点区域之一。”

林亚娟博士表示,尽管旅途中充满了艰辛,但也有许多壮丽的时刻,并收获了真正的团队情谊。

她回忆说,每当靠近南极或者冰山时,船上所有的科学家都会到甲板上惊叹风景之壮美:“它们看起来就像是漂浮的大山。”


当海面波涛汹涌时,科学家们则困于甲板之下(摄影:Julia Schmale)

在船上狭小的环境下,科学家们得以深入交流,结成了关系紧密的群体。

林亚娟博士认为:“了解一个人的最好方法之一就是和他/她一起在船上待上几个月。我和团队成员现在都非常熟悉,成为了很好的合作同事。”

回国后,林亚娟博士开始在大量的数据中搜寻南极冰层融化对气候变化的影响。冰层融化对南极海洋环境的影响是多方面的,包括提高水温、降低防风能力、释放出更多的营养物质,以及增加淡水量。这种环境变化改变了微观海洋生物群落,那些适应性较好的生物会迅猛发展,而适应性不佳的则会面临各种问题。

林亚娟博士指出:“我们知道生物群落正在发生变化,但问题是,生存下来的生物群落在碳循环方面的效率是高了还是低了?”


南极海洋微生物在碳循环中起着重要作用(摄影:Sharif Mirshak)

全球碳循环是指大气、海洋、陆地和化石燃料内部和之间的碳交换,是全球变暖的重要因素。

林亚娟博士用特殊的计算工具分析在南极收集到的海洋生物 DNA 样本以及其他数据,并在此基础上开发可以预测未来碳循环的模型。

南极冰层融化的影响是什么,目前还没有定论,林亚娟博士的研究也还尚未完成。最终,南极冰层消融可能会加速气候变化,但也有几率会产生相反的效果。

而不管是哪种情况,当林亚娟博士的研究完成后,都可以给未来的气候预测模式带来更精确的计算方法。

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