駱昌芹

“現(xiàn)在氣溫是多少？”只要看一下溫度計(jì)，你馬上就能回答出來(lái)?？墒?，如果我問(wèn)你幾億年前地球上的氣溫是多少，你一定會(huì)被難住。你也許會(huì)說(shuō)：幾億年前的溫度怎么能測(cè)出來(lái)呢？難道有這樣的溫度計(jì)嗎？

測(cè)溫技術(shù)的突破

人類(lèi)在征服自然的長(zhǎng)期實(shí)踐中，創(chuàng)造了不少測(cè)溫技術(shù)，制造出了各種各樣的溫度計(jì)。早在100多年前，英國(guó)醫(yī)生阿爾伯特就發(fā)明了玻璃水銀溫度計(jì)。近幾十年來(lái)，溫度計(jì)家庭中又出現(xiàn)了熱電隅溫度計(jì)、金屬電阻溫度計(jì)、晶體管溫度計(jì)等許多新成員，它們種類(lèi)繁多，性能各異，個(gè)個(gè)身手不凡。然而，這些溫度計(jì)都只能測(cè)當(dāng)時(shí)的溫度，如果要測(cè)定幾億年前的溫度，它們就無(wú)能為力了。

那么，用什么方法可以測(cè)量古時(shí)候的溫度呢？1947年，美國(guó)科學(xué)家尤里和比奇萊森，首先創(chuàng)造了地球化學(xué)測(cè)溫技術(shù)。尤里和他的研究小組，曾對(duì)一個(gè)數(shù)百萬(wàn)年前的動(dòng)物化石介殼進(jìn)行分析，居然知道那動(dòng)物是夏天出生，一共活了4年，然后在春天死去。1961年，另一位科學(xué)家埃米利亞尼，研究了從大洋底取出的巖芯中的有孔蟲(chóng)目介殼化石，發(fā)現(xiàn)地球海洋的溫度在3000萬(wàn)年前約為7℃，1000萬(wàn)年前約為6℃。

靈敏的同位素溫度計(jì)

幾億年前的溫度早已時(shí)過(guò)境遷，為什么現(xiàn)在還能測(cè)量出來(lái)呢？其實(shí)，地球上物理、化學(xué)的變化，生物、大氣、海洋、地殼的活動(dòng)，大都與溫度密切相關(guān)?？茖W(xué)家告訴我們，如果我們能找到地質(zhì)歷史時(shí)期溫度變化在地球上留下的痕跡，就能知道當(dāng)時(shí)的溫度。人們從地球化學(xué)的氧同位素分析著手，終于找到了一種測(cè)量古溫度的可靠方法。

學(xué)過(guò)化學(xué)的都知道，氧元素是個(gè)大家族。按照氧原子核里的中子數(shù)目，分別有氧-16、氧-17、氧-18。這三弟兄脾氣不一，秉性有別，其中氧-18的核反應(yīng)能力大大超過(guò)氧-16和氧-17，可它的數(shù)量特別稀少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在自然界中，每形成500個(gè)氧-16，才會(huì)產(chǎn)生一個(gè)氧-18。不過(guò)，你可別小看了它，要知道正是這少量的氧-18，幫了人們的大忙。因?yàn)樵谧匀唤缰?，氧同位素的比值，?huì)隨著溫度的變化而變化。當(dāng)生物體活著的時(shí)候，它們體內(nèi)氧同位素的比值，同生存的環(huán)境溫度有一定的關(guān)系。這些生物一旦死去，它們體內(nèi)的氧同位素比值就不再變化了。億萬(wàn)年后，這些生物體的遺骸成了化石，人們只要用化學(xué)方法先從化石中提取氧，再測(cè)出氧-16和氧-18的比值，就能知道當(dāng)時(shí)這些生物生活的環(huán)境溫度了。你看，氧同位素的比值，真可稱(chēng)得上是一支靈敏的溫度計(jì)呢。

測(cè)定古海洋的溫度

你也許會(huì)問(wèn)，這種方法測(cè)出的溫度準(zhǔn)確嗎？告訴你，現(xiàn)在，在測(cè)量地質(zhì)歷史時(shí)期溫度方面，除了氧-16和氧-18的比值法以外，科學(xué)家還找到了其他一些可以了解古海洋溫度的方法。用這些方法，人們能測(cè)出溫度的相對(duì)高低，分出天氣的冷暖。例如，從海底取出的巖芯，記載了海洋中各種古生物的數(shù)量，而古生物的數(shù)量和當(dāng)時(shí)的海洋溫度之間，是有密切關(guān)系的。海洋中生活著眾多的生物，海水的溫度必然影響各種生物的數(shù)量。海洋中的有孔蟲(chóng)屬中，有一些敏感種類(lèi)，溫度高時(shí)數(shù)量比較繁盛，溫度低時(shí)數(shù)量就大為減少。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，在海洋中，有一種對(duì)冷暖變化特別敏感的圓輻蟲(chóng)，如計(jì)算它們的數(shù)量與有孔蟲(chóng)總數(shù)的比率，就可以推算出當(dāng)時(shí)的海洋溫度。計(jì)算結(jié)果表明，高的比率與冰期的暖水有關(guān)，低的比率與冰期的冷水有關(guān)。

更有趣的是，螺殼的旋轉(zhuǎn)方向還與溫度有關(guān)哩。你也許不會(huì)去注意今天的螺殼是向哪個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的，可是科學(xué)家注意到，凡是右旋的截錐圓輻蟲(chóng)的介殼，都與比較溫暖的環(huán)境有關(guān);而左旋的介殼則與較冷的環(huán)境有關(guān)。因此，從螺殼左右旋轉(zhuǎn)的比率，也可大致推斷出古代的溫度。

近20年來(lái)，地球化學(xué)測(cè)溫技術(shù)發(fā)展迅速，日趨完善?？茖W(xué)家運(yùn)用各種測(cè)試手段，逐步搞清了各個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期的地球溫度。他們告訴我們：在1億年前，地球上各個(gè)海洋的平均溫度為21℃;1000萬(wàn)年后，緩慢下降到16℃;又過(guò)了1000萬(wàn)年，再度上升到21℃;以后又逐漸下降……