“時間膠囊”揭開弗雷澤河的秘密

巖雪松

弗雷澤河位于加拿大的西部。伍德霍爾海洋研究所認為河流中有他們要研究的物質，他們稱之為“時間膠囊”，通過對“時間膠囊”的研究，科學家可以向人類揭示地球地貌和氣候變化的奧秘。

科學家對弗雷澤河“時間膠囊”樣品的收集已經持續4年了，科學家可以打開這些樣品，向人們展示一個碳的旅行過程，該旅程開始于大氣，在植物和礦物中移動，最后沉入海底。

“時間膠囊”開始于二氧化碳，一種存在于空氣中的溫室氣體，雨滴吸收了一些二氧化碳，并轉化為碳酸，雨水攜帶著碳酸降落在巖石上，溶解掉部分巖石中的礦物質。空氣中的碳還能夠被植物吸收，植物通過光合作用將碳轉化為有機物。

在完成這些過程的同時，弗雷澤河穿越陡峭巖石區、干旱低草的高原和稠密的雨林，攜帶著巖石礦物質和植物碎屑流入海洋，最終在海床上堆積。

放射性原子在巖石的礦物質中緩慢衰變，能夠記載巖石的年齡。科學家對放射物質的研究，能夠告訴人們弗雷澤河的河水是來自上千萬年的落基山脈，還是來自上百萬年的海岸山脈。通過對弗雷澤河水樣和泥沙的分析，伍德霍爾海洋研究所的科學家可以跟蹤河流所攜帶物質的起源，并能夠確定不同地區吸收空氣中二氧化碳的多少。科學家能夠將各種信息拼湊在一起，了解巖石和植物顆粒如何被輸運到海洋的，最終了解這一過程如何影響地球的氣候變化。

放射性元素鍶

故事開始于弗雷澤河的源頭水源，該水源來自于落基山脈和海岸山脈的季節性冰雪融水，弗雷澤河流域某處的降雪或者降雨，都會吸收空氣中少量的二氧化碳，二氧化碳與水化合形成碳酸，碳酸再與礦物質中的鈣和硅反應，化學性地轉變為碳酸鹽、硅酸鹽，就像糖一樣溶解在水中。科學家將這一過程稱為“氣象化學”過程，能夠有效地將巖石顆粒溶解并輸送到弗雷澤河中，這些巖石顆粒就是科學家所說的“時間膠囊”。

巖石中的礦物，絕大多數由碳、鈣、硅和氧元素組成，它們呈現出幾何框架結構，時不時，有一兩個元素會從幾何框架結構中掙脫出來，元素掙脫后形成的空位會被其他游離元素取代。鍶就是一種游離的元素，它會穿透礦物質微觀的框架結構，到達以前碳所在的位置，這為科學家研究河流的起源提供了機會。

鍶有一種特別的放射性同位素，即鍶-87，它是由銣-87放射性衰變而來，銣-87需要經過上百萬年的衰變，才能在礦物質中形成能夠測量到的鍶-87。因此，科學家能夠利用鍶-87的測量數據來確定河流的起源。當科學家收集弗雷澤河中的水樣時，就能夠知道這些水樣的礦物質是來自更老的落基山脈，還是來自年輕的海岸山脈。

碳與氣候的關系

由“氣象化學”所產生的碳酸氫鹽，也有重要作用。當這些碳酸氫鹽進入海洋，一些進行光合作用的海藻能夠使用它們制造自己的細胞壁和外殼，然后被其他海洋生物形成自己的貝殼。海洋生物死后，這些貝殼沉入海底并變為海底泥沙。因此，來自大氣的碳，通過河流進入海洋，最后成為海洋泥沙。這個過程是一個非常有意義的過程，人類如果能夠加快這個過程，必然會減少空氣中的二氧化碳，這是一種導致全球氣候變暖的溫室氣體，因此，就能夠改變氣候變化的趨勢。

對于成千上萬年的過程來說，如果“氣象化學”從空氣中搬運二氧化碳的速度快于二氧化碳增加的速度，空氣中二氧化碳的含量將會逐漸減少，但是這種漫長的進程卻被人類的工業化革命釋放的二氧化碳等溫室氣體所打破。

當然，還有其他方式能夠將碳從空氣和土壤中移除，這將是科學家對弗雷澤河研究的第二篇。科學家們將會對河流泥沙進行檢測，這些細小的顆粒賦予每條河流自身的泥沙特征，科學家將巖石細小顆粒在河流中的移動稱為“氣象物理”。泥沙還輸運有機碳，主要是一些死亡動植物的殘余、細菌和藻類，科學家發現，這些有機碳在運輸途中被其他動植物有機組織吸收，還有一些被持續輸運到河流下游，并最終到達海洋。碳只有能夠完成從空氣到海洋全部旅程，才是研究人員所需要的有效的碳移動方式。

自由流淌的河流

對研究人員來說，弗雷澤河不僅僅是一個研究對象，這個流域實際上也是一個縮小的北美大陸，該流域有冰雪覆蓋的山峰、高聳的高原、蔥郁的雨林、狹窄的平原。它是通往過去的窗口，很多小鎮過去一直從事鐵路修建、采礦和伐木，然而，該條河流回饋給人們最珍貴的禮物，就是告訴人們可以以另一種方式來利用自然資源。

科學家對弗雷澤河的考察，使他們堅信弗雷澤河流域的情況比華盛頓州要好。橫跨加拿大國土，研究人員以新奇的眼光發現了弗雷澤河的姊妹河——哥倫比亞河。哥倫比亞河展示了弗雷澤河可能要遭受到的命運，從20世紀30年代起，哥倫比亞河承受來自人類尋求廉價水電、核電和灌溉用水的壓力，被諸多的水電站重重控制，如果水電工程師不同意放水，河流中可能會沒有一滴水，河流上曾經出現的壯麗鮭魚洄游，已經不再有。

相對于哥倫比亞河，弗雷澤河的情況要好一些，目前弗雷澤河還處于自由流淌的狀態，盡管該河流的水力發電潛力巨大。但是，目前該河流仍然面臨諸多環境挑戰，包括一種很嚴重的甲蟲感染，在過去的10年，該流域的甲蟲感染已經吞噬掉了北方大片森林，還有越來越多的水電建設，鮭魚的洄游也不穩定。

相對于世界其他河流，弗雷澤河仍然處于天然流態，河流的主要影響因素只有冰雪融化和海岸風暴，海岸風暴時常進出該流域和太平洋，造成降水，當冰雪消融，冰雪融水會形成洪水，沖刷土壤、巖石顆粒、植物殘余，并且將前一年的碎屑沖入海洋。

春天，當科學家在弗雷澤河入海口測船的甲板上采集水樣時，他們發現河流中漂浮著房屋大小的一棵樹，曾經光禿禿的流域內陸山谷已經被蔥郁的樹林覆蓋。到9月份，季節性降雨會浸泡流域的低洼地帶，冬季會有降雪來臨，而雨雪都將會成為第二年的洪水的組成部分，被沖入河流并進入海洋。

是這些美麗的自然過程將科學家吸引到弗雷澤河，科學家試圖撬開河流泥沙中蘊含的奧秘，弗雷澤河的河水和泥沙流淌到哪里，“時間膠囊”的種子就會布撒到哪里，科學家將會追隨到哪里。