地球皮膚的秘密

土壤構成了地表層，是各種礦物、富碳物質、水和空氣的復雜混合物。它在生產糧食、凈化大氣及儲存水分等方面都發揮著不可或缺的作用。

人們常常把土壤看作“死氣沉沉”的結塊的泥土，實際上土壤中生機勃勃，有微生物、小蟲及數不清的其他生物。其豐富多樣的成分能為各行各業的人提供幫助：沼澤深層土壤為古人類的活動提供證據；沾在鞋子或衣服上的泥土可以幫助科學家尋找罪犯；北極凍土中的一種細菌可能保護著我們的星球……正因為如此，研究人員將土壤比作地球的皮膚。

美國微生物學家珍妮特·瓊森正在研究一種永久性凍結的土壤。這種被稱為永久凍土的土壤覆蓋了北極的大部分區域，占北半球土地面積的四分之一。

近幾十年來，人類向大氣中排放了過量的二氧化碳及其他溫室氣體，這些氣體將熱量“封存”在地球表面，使溫度上升，這會導致大面積的永久凍土融化。

永久凍土消失將引發許多問題。

苔原是北極圈內一種由苔蘚、地衣、多年生草類和耐寒小灌木構成的植被帶，覆蓋于永久凍土之上，其土壤固碳是整個地球土壤固碳總量的三分之一。如果永久凍土融化，土壤中的植物殘體將腐爛分解，這些植物中固定的碳都會釋放，其中一部分會以二氧化碳的形式進入大氣。

瓊森希望能找出永久凍土中的一種細菌，它能吸入空氣中的二氧化碳，并將其儲存在地下（整個過程不會引起氣溫上升）。她說，了解這些細菌的運作機制能幫助科學家找到降低大氣二氧化碳濃度的新方法。

差不多有20年的時間，蘇格蘭阿伯丁詹姆斯·赫頓研究所的土壤學家洛娜·道森都埋頭研究不同類型的土壤構成。2003年的一天，一名警官來到她的實驗室，讓她幫忙破案。這名警官想知道，是否可以利用嫌疑犯長靴底部的泥土定位毒品的藏匿點。

道森對土壤進行分析，并與實驗室中的土壤樣品進行比較，成功地將長靴上泥土中的一種植物分子與一片樹林匹配上了。最終，這位警官在道森推測出的樹林里找到了毒品。

第一次幫警察破案的經歷轉移了道森的科研重心，如今她已是一名法醫土壤學家。她在詹姆斯·赫頓研究所的實驗室也成為世界上少數利用土壤研究協助破案的實驗室之一。

其實利用土壤幫助調查人員找到犯罪現場以及肇事者作案后的去向并不是一個全新的想法，幾個世紀以來，調查人員都在利用土壤破案。在阿瑟·柯南·道爾1887年的偵探小說《血字的研究》中，土壤的作用就被陳述出來。其中記錄到，通過土壤的顏色，主人公夏洛克·福爾摩斯能將沾在褲子上的泥土與倫敦不同區域匹配起來。

土壤可以幫助偵探尋找犯罪現場，也可以幫助科學家和歷史學家了解遙遠的過去。

基拉·霍夫曼是加拿大英屬哥倫比亞維多利亞大學的一名研究生。作為一名群落生態學家，她通過研究生態系統中不同生物體來更好地理解它們的相互聯系。

霍夫曼來到了加拿大沿海熱帶雨林的沼澤，這片沼澤中的土壤可以追溯到13 000年前。

當水苔死亡并開始腐爛時，會形成一種名為泥炭的土壤。腐爛的植物形成酸性環境，導致濕地中的泥炭分解十分緩慢。因此，沼澤中的泥炭可以保留幾千年前的線索。在泥炭中挖掘時，霍夫曼注意到完美的木炭痕跡貫穿于一些土壤層次中。這些木炭就是火的證據。

為知道這些火燃燒的年份，霍夫曼使用了放射性碳年代測定技術。這項技術通過比較兩種形式的碳（碳12和碳14）的相對含量來推測時間。其中碳14具有放射性，隨著時間推移，它的原子會以已知的速率分解，并轉化為碳12?？茖W家可以利用這兩種形式的碳的比例來大致推測出含碳物質的年齡。

霍夫曼表示，通過木炭痕跡和放射性碳年代測定可以證明，加拿大最早的原住民幾千年來都使用火來塑造土地。或許為了更好地看見獵物，他們想將土地燒得一覽無余。

“當你仔細注意土壤時，就會發現它很特別！”霍夫曼鼓勵每一個人探索腳下的土地：“你會開始意識到，小小的一勺土壤中包含著一個神奇的世界。”（據環球科學）