我走进了Apollo月球样品实验室——追忆国际地球化学大师Wasserburg教授

编者按

50年前,Apollo成功登月,开启了人类历史上进入太空和星际航行的一个崭新时代。正如第一个踏上月面Apollo 11号宇航员尼尔. 阿姆斯特朗所言,“个人仅是一小步,人类则是一大步(giant leap)。”

作为Apollo月球样品科学计划领军人物的国际地球化学大师Jerry Wasserburg已于2016年6月去世,我刊当即刊发讣告。

为了纪念这位在20世纪地球化学发展中具有巨大影响力的科学家,我刊曾组织了Jerry的华裔学生及合作者李太枫等人撰写的纪念文章并已相继在本刊刊出。

为追忆这位科学大师的历史功绩及深远影响,本刊特邀中国大陆第一位走进Apollo月球样品实验室的地球化学家、中国科学院地质与地球物理所周新华研究员撰文纪念。

该文重点介绍了作者在Apollo实验室的见闻,表达了对科学大师的崇敬心情;同时介绍了自己从一个仰望星空的追梦少年,到走进世界顶级科学殿堂的一段心路历程,彰显出一个科学家不忘初心、追求真理的科学精神与家国情怀。

01

追忆国际地球化学大师Wasserburg教授

2016年6月的一天,欧阳自远老师给我转来了美国同行的邮件,这是一则大洋彼岸传来的噩耗,Jerry Wasserburg(沃森伯格)20世纪最有影响力的国际地球化学大家、同位素地球化学和宇宙化学的全球领军人物,Apollo登月计划月球样品研究的灵魂,已于2016年6月13日因病去世,享年89岁

对此我们谁也没有任何思想准备,但大家都默默地意识到,一个时代落幕了,历史已经翻过了一页。当时我即刻在学会会刊《矿物岩石地球化学通报》上发了一条短讯,又先后邀请李太枫、尹庆柱、张有学、李欣地、钱永忠及Larry Edwards等与Jerry有学术交往的华裔学者撰写回忆文章,并组织对他自传式文章的翻译。但自己心中总在默默思索,我又该写些什么来纪念这位科学巨人(giant)呢?

今年恰逢Apollo登月50周年纪念,联想至此,我的思绪一下子就回到了1981年的夏天,在洛杉矶北郊Pasadena加州理工学院(CalTech)校园度过的那难忘的一周,以及我作为赠送给Jerry的礼物,留在月球样品实验室入口处墙上的那个粉红色嫦娥绢人。让我们先将时钟拨回到60年之前吧。

02

少年遐想

1957年10月4日,苏联发射了人类历史上第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”(伴捛号,Sputnik 1),从此揭开了空间时代的序幕。很快各类人造卫星及火箭接连发射,当时还是中学生的自己也极为激动,加之平时也爱看科幻小说,如凡尔纳的《海底两万里》等,时常仰望星空,总想从那慢慢移动的亮点里找出点秘密。那时我还订阅了《天文爱好者》杂志,也想从中多学习点天文学知识。几年后的高考,见到中国科大招生材料的封面就是火箭环绕地球运行的彩色画面,这在当时是极为吸引年轻人的“高精尖”,于是第一志愿就填报了中国科大。而地球化学与稀有元素系介绍内容里那些从未听到过用于火箭卫星的元素名词更拨动了我的好奇心,就这样进入了地球化学领域,一个甲子走到了今天!

我走进了Apollo月球样品实验室——追忆国际地球化学大师Wasserburg教授

我走进了Apollo月球样品实验室——追忆国际地球化学大师Wasserburg教授

图1 人造卫星 Sputnik 1

03

心中偶像

进入中国科大后整整五年的学习,特别是四年级开始的专业学习,使我对同位素年代学和同位素地球化学产生了浓厚的兴趣,觉得能从核结构的微观层次探讨地球及行星科学如此宏大的宇宙世界实在是太奇妙了,当时我还与陈文寄联名为我们年级充满争议的学习墙报“滴水”写了同位素年代学的文章,很快又去中国科学院地质研究所同位素地质研究室做毕业论文、后又分配到研究室工作,有条件可经常跑图书馆阅览室找图书和期刊。之后因分所搬迁去了贵阳地球化学所,*革文**也开始了,好像就有更多时间可以自己支配去看书。一个名字因其高频率出现很快进入了我的脑海,那就是Jerry Wasserburg!当时《地球化学与宇宙化学学报》(GCA)及创刊不久的《地球与行星科学通讯》(EPSL)是看得最多的刊物,尽管因没有专业词典可查,很多专业术语不懂原意,论文内容好多也看不懂,但还是如饥似渴地学习,特别是方法技术方面的新东西,以适应当时在所里新建实验室及有关方法技术的需要。Jerry在芝加哥大学跟H. Urey做博士论文时,是搞陨石K-Ar测定的,以检验当时前苏联发表的某些结果。他先后探讨了沉积岩中自生海绿石和自生长石的定年问题。但同时他也未放弃陨石年代学的问题,特别是最先试图用测定岩石中来自129I 衰变过剩的129Xe,限定自元素形成至岩石结晶的时间间隔。在1955年冬天,在他同事R. P. Sharp及Sam Epstein的竭力推荐及努力下,沃森伯格决定接受加州理工学院的聘任,离开了培育他成长的芝加哥大学核科学研究所(INS),真正开始了独立的教学和研究工作。无疑,正是在芝加哥大学多年的学习培育,造就了沃森伯格作为同位素地球化学大师级人物的全部要素。20世纪上半叶的芝加哥大学,在H. Urey(因发现重氢而荣获1934年诺贝尔化学奖)的引领下,成为了现代同位素地球化学学科萌芽及生长的温室和苗圃,先后培育出了多位20世纪地球化学大师。Jerry数学物理与地学理论基础扎实而全面,实验技巧娴熟精细,又曾研制质谱计,成果频出,充满创意,他发表的论文使我们眼界大开,自然而然地成为年轻人心中的偶像!

04

贵阳岁月---Apollo时代

原中国科学院地质研究所内与地球化学学科关系密切的部分于1966年开始内迁贵阳,成立贵阳地球化学研究所。虽然受*革文**的影响,但同位素地球化学研究室仍在珠峰(*藏西**珠穆朗玛峰)样品定年等重大项目带动下,在极其困难的物质条件下,坚持科研工作,先后建立了慢中子活化Ar定年、Rb-Sr等时线法定年、多阶段U-Pb年龄定年等新的方法,这在国内都是领先的。当时在*革文**时期的图书馆纷纷关门,减少甚至停止国外期刊订阅“万马齐喑”的形势下,我参与创办了《地球化学》学术期刊。在这种氛围下,当上世纪70年代初,首批Apollo样品成果发表后,在欧阳自远、谢先德和王道德三位老科学家带领下,我们迅即开始了对登月样品文献的全面跟踪,并结合当时前苏联发射的自动取样器结果,经过几年努力(基本是用业余时间),于1975年完成了对当时月球样品研究的全面总结及综述,最后以《月质学研究进展》为名积集成书。我和朱炳泉负责对月球年代学的总结,同时还和刘顺生一起对月球样品同位素变异及辐射效应进行综述。但因受*革文**影响,直至粉碎“*人帮四**”后的1977年该书才由科学出版社正式出版。在这一过程中,我们年轻人受到极大的锻炼。白天(实际上有时还包括上半夜)在实验室致力于实验方法的建立和分析测试样品,后半夜回家,则埋头于进行月质学文献阅读和总结。而其中Jerry的论文不仅数量甚多,而且无疑总是重头戏!我至今记忆犹新,他用小于1 mg的总样品量,在当时的技术条件下完成了一条内部等时线,实在是令人称奇!

可能是由于年轻的缘故,在贵阳的*革文**年代这么干,人也就坚持下来了。同期,除了全力投入建立我国第一个Rb-Sr法实验室及承担项目任务外,我还负责G. Gaure 和 J.L. Powell合著的《锶同位素地质学》一书的翻译(科学出版社出版),也参加了同位素研究室组织的其他几本专业及科普书籍的工作,同时也为地球化学研究所的《地质地球化学》期刊撰写了一些专业的综述性文章及担任刚创刊不久的《地球化学》期刊编委和责任主编。这些工作不仅增强了自己的科研能力,也提高了相应的英语和写作水平。现在回头看看,似乎都有些不可思议。实际上,在当时的历史背景下,家国情怀的激励,科研任务压力转变为动力及齐心协力的科研团队精神鼓舞,正是被推上真刀真枪第一线的磨练,才使我们年轻人从思想上和科研能力上得到了真正的成长!这样,当历史的机遇向我们敞开大门时,就不至于错失那珍贵的机会。

05

走出国门: UBC,DTM

1978年*党**的十一届三中全会吹响了全面改革开放的号角,作为国内改革开放后第一批考取公派出国的一员,我有幸随着刚打开的国门走了出去,进入了西方世界的院所学校。当时我对Dick Armstrong教授在北美大陆所做的同位素年代学工作甚为钦佩,对他将Pb、Sr同位素应用于壳幔相互作用这一新方向极感兴趣,就联系了他所在的大学——英属哥伦比亚大学(UBC)同位素年代学实验室。Dick早在上世纪60年代后期耶鲁大学任职期间,就基于同位素地球化学及地质学的证据,创新性地提出了壳幔物质重循环的概念,可一直未得地学界主流的认可,但他坚持在此方向深入研究。收到我信后他很快就回信表示欢迎,特别提醒我到西方后可能会受到的文化冲击(shock),这让我对Armstrong教授为人的了解又深了一层。看来他对于刚走出十年*革文**浩劫的中国是有所了解的,并设身处地地为我们之间可能的gap预作了准备。1979年底,我办完了所有出国手续及签证即踏上了飞向北美的航程。到达UBC后,面对着一切都是新鲜的世界,我全身心地投入到实验室的工作,在经过头两周的“考试”后(仅用5天时间就独立完成原计划需两周的分析测试及计算一条等时线年龄,这要感谢贵阳十年艰苦条件的锻炼),Dick马上意识到我并非是个学生,而是个有相当经验的实验室“老手”,就交给了我一把可以打开全地质科学系大楼每个房间的钥匙(包括系主任及系办公室),而不是那种只能开自己办公室门的、给研究生的钥匙。后来我了解到,只有系里的Faculty member,即各级教授才有资格拿这种钥匙。之后我夜以继日地工作,并于年底前完成了大部分实验工作,然后开始整理数据及撰写论文初稿,期间还在系里作了一次学术汇报。那次报告Dick 请了R.D. Russell参加,Russell是该校的资深教授、UBC副校长,是同位素年代学教科书上著名的Russell-Farquhar-Cumming及Russell –Stanton - Farquhar 普通Pb模式年龄方法的提出者。Dick和Russell对我的工作都给予了肯定,于是我们迅即加速了论文的撰写工作。

我走进了Apollo月球样品实验室——追忆国际地球化学大师Wasserburg教授

图2 : 左起Dick Armstrong,周新华,Randy Parrish, Randy夫人,Nixon(1981春)

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图3: 陈文寄,Dick Armstrong,周新华,北京中山公园(1982)

06

梦想成真---Visit Caltech

当时由于Apollo登月计划的推动,一项新的定年技术Sm-Nd同位素方法刚问世(Lugmair et al.,1975),但尚未普及,我想学习这一新技术并将之带回中国,而Dick实验室尚未开展此项工作。于是我就给加州理工的Jerry Wasserburg教授去信,那是全球领先的研究Apollo月球样品的顶级同位素地球化学实验室,首开Sm-Nd同位素定年方法和同位素演化研究之先河。由于Russell和Dick同时给我写了推荐信,肯定了我在UBC的工作,Jerry回信表示欢迎,但由于需有相应的研究经费资助,经费申请受财务年度制约,而我是中国政府公派出国的,在国外的年限也有严格规定,因此我的访问无法马上成行。我只得转而联系华盛顿D.C.的卡内基学会地磁部(Carnegie Institution of Washington, Department ofTerrestrial Magnetism,简称DTM),所长是Jerry的芝加哥同事George Wetherill,他是国际一流的同位素地球化学家,也是陨石学及行星学家,得到广泛应用的U-Pb同位素不一致曲线上、下交点法就是他早年的工作。作为后学,我对George也仰慕已久,他领导的DTM也是国际一流的同位素地球化学、天体化学、地球物理及天文学研究中心,有成熟的Sm-Nd同位素实验室。经过在Scripps海洋所华裔科学家周载华和已在DTM工作的Bob Stern的帮助,经所长George Wetherill批准,Rick Carlson接受并安排了我的实验工作。Rick是Gunter Lugmair 及Doug Macdougall 的学生,刚从Scripps海洋所(UCSD)毕业不久,获得了DTM staff member(即固定研究员)的职位。他同样是一位来自具月球样品分析条件顶级实验室的少壮派骨干。他的导师Lugmair是具丰富研究陨石及Apollo月样经验并精于现代质谱技术的分析大家,也是同行里少有的敢于挑战Jerry权威的科学家。我很快飞到了华盛顿D.C., 在Rick的帮助和指导下,马上投入了Sm-Nd同位素的实验室工作,完成了中国东部新生代玄武岩Sm-Nd同位素分析,这是中国地质样品的首批Sm-Nd同位素结果。Jerry虽得知我去了DTM的消息,但他是一个典型西方文明的Gentlman,一直记得他答应我的offer。他先提出希望我利用从美国东部回国的机会(那时一般搭乘中国民航的纽约-旧金山-北京航线)去洛杉矶加州理工访问,但我请示大使馆后知道不允许停留洛杉矶。当我告诉他这一情况,并以为事情肯定到此就结束了,完全没有想到,他非常慷慨地提出,准备请我专程去加州理工访问,并承担华盛顿-洛杉矶往返机票及一周在加州理工教授俱乐部(Athenaeum)的住宿。我接信后非常激动,从没想到一个国际科学大师对我这样一个来自第三世界的无名小辈如此款待,心中甚是忐忑,不知该如何应对及答复。这时我想起了DTM的同事,已是Staff member的华裔科学家李太枫。他是台湾清华大学物理系毕业的高材生,后在Caltech 的Lunatic Asylum实验室(即Jerry的Apollo月球样品实验室)完成了博士论文,是Jerry最器重的学生,他的博士论文是以首次发现Allende陨石中Mg和Ca同位素异常而名扬天下。在他鼓励下,我接受了Jerry的邀请,并开始考虑及准备在Caltech的两个学术报告。其一是正在进行的中国东部新生代玄武岩Sr-Nd同位素工作,二是我在国内参与的*藏西**珠峰地区和华北晚前寒武纪年代学研究。当时还没有PPT及投影片技术,电脑微机也还不普及,office、adobe等软件均尚未问世,只能完全依靠人工制图,再转换成幻灯片。经过一段精心准备,我终于完成了初稿,在DTM会议室给李太枫试讲了几次,针对他提出的问题又进行了修改。

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图4 著名的DTM午餐俱乐部(Lunch Club)

左起: 周新华, Rich Carlson, 李太枫,Tom Aldrich, Louis Brown

右起: Selwyn Sacks,Fouad Tera, David James, Vera Rubin, Kent Ford

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图5 DTM所长George Wetherill和周新华

应该说,我在DTM的岁月里,太枫给我的帮助远不止此。他在美国多年,师出名门,年少成名,具丰富的在美科研及生活经验。我是才走出国门一年多,面对完全不同的西方社会,各方面落差之大可想而知。到达DTM后太枫在工作和生活上给了我全方位的帮助。每天午餐是在DTM久负盛名的午餐俱乐部进餐(照片4),太枫专门给我介绍了这项已流传了数十年的传统。每个DTM科研成员都可以在此免费就餐,实际上是提供了一个非正式、更为随和及活跃的学术交流场合。但就餐的每个人需义务承担一周的烹调准备,从采购食材、烹调成品到餐后清洗餐具。这是一个非常好的传统,为科学家之间的日常交流及沟通搭建了平台。太枫鼓励我也参与,我当然就以中式快餐给DTM的同事们换口味。到了年底,为了不让我一人留在实验室过节,在圣诞节晚上,他宁可往返四个车程要接我去他家过节。平时工作及实验中有问题,总是第一时间找他解决。工作上他更是言传身教,不愧是从Caltech的Jerry实验室出来的,他天资聪颖,却又十分勤勉严谨。我们一起在DTM自制(home made)7吋质谱计上做Sm-Nd同位素分析,我才发现分析运行的软件是太枫编写的,并命名为Han-1和Han-2。DTM这个研究所里数十人,我想大概只有我一人理解此软件名的含义,他虽久居海外,但故国痴心依然不改。以后他的行动也充分证实了我的理解,上世纪90年代当台湾“中央”研究院各方条件成熟时,他毫不犹豫举家返回台北,同时出任地球科学研究所所长及天体物理所筹备处负责人。他也重视与大陆的合作,1995年我们联名在国际主流刊物《Geology》上发表了华南与南韩地质地球化学演化对比研究的论文,这大概是地球化学领域两岸首次联名发表的合作成果。此后他也多次来大陆参加学术会议,特别是2009年他在北京大学参加天体物理会议时,专程来地质地球所参观Cameca1280离子探针(图7)。这次Jerry过世,我出面约稿,他迅即允诺,并告诉我在Jerry的所有学生之中,他应是最了解导师的。为此他在脑部大手术后还未全部痊愈时,就坚持工作送来他的纪念文章(《岩石矿物地球化学通报》2017(2)),详述了他与这位大师一起度过的传奇岁月。

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图6 2009年12月李太枫访问地质地球所离子探针实验室

左起: 吴福元,李太枫,李献华,周新华

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图7 参观Cameca1280

1981年的夏秋之交,我终于踏上了飞往洛杉矶的航程,住进了该校的教授俱乐部(Athenaeum, Faculty Club)。次日早晨,Jerry及其夫人Naomi过来和我一起共进早餐,非常随和地谈及我的访问,实验室安排以及了解中国同事申请来实验室情况。他的这一姿态让我紧张的心情有所放松,我至今也很为感谢他所安排的极为友善和宽松的气氛。我也随即将准备的礼物,一个北京民间艺术的代表作品——粉红色的嫦娥绢人送给了Jerry,还给他介绍了中国嫦娥的传说,他很高兴地接受了我的礼物。没几天,我发现他就将嫦娥绢人放在实验室入口的墙上,所有进入实验室的人一眼就能看到她!多年后当中国第一个探月计划以嫦娥命名立项时,我激动的心情可想而知。随后,在Jerry的亲自主持下,我在地球和行星科学学部作了两个学术报告,即有关中国新生代玄武岩的Sr-Nd同位素特征及中国*藏西**珠峰地区的地质年代学研究。台下坐满了听众,其中大多应是研究生,但也不乏加州理工的大牌科学家,如 L.T. Silver, H.P. Taylor, C. C. Patterson 等,实际上我并不认识他们,更多的是因为Jerry是东道主及主持人,也可能我是第一个来自中国大陆的同位素地球化学家,大家有新奇感。正是Jerry作为东道主的态度,让我原本紧张的心态有所放松。虽然过去两年来我已在各种场合,如UBC、GSA、USGS等作过学术报告,但在如此级别的学术殿堂作学术汇报还是从未有过。报告还算顺利,也有几个问题,是有关中国大陆同位素年代学研究情况,对此我又作了补充介绍,而这正是Jerry感兴趣的所在。到了加州理工后我才得知,美国方面已接到中方的邀请,将组织第一个美国地球化学官方代表团访华,由美国国家科学基金会、美国内务部地质调查所(USGS)及各大学等地球化学家组成,共五人,Jerry是其中主要成员。所以我又临时补充了一些我国地球化学研究概况的材料,在会上作了回答,会下也向Jerry作了较详细的介绍。多年后,我在国内才了解到,他的访华行程非常成功,在涂光炽先生邀请和安排下,他专门访问了贵阳地球化学所,参观同位素年代学等实验室,听取了学术成果报告。他对地球化学所中国同事们在如此艰苦物质条件下取得的成果极为赞赏,如对*藏西**地区两类花岗岩成因的Sr同位素研究。因为当时应用前苏联制造的质谱计分析精度仅为千分之一,然而就是应用这样的质谱计数据,区分了两大板块碰撞前后形成的两类花岗岩。

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图8 Jerry Wasserburg教授在其办公室与周新华、朱炳泉讨论月球年代学

正面手持的是月球仪,右后桌面上放置的是火星仪

随后几天,我重点参观实验室及与一线科学家作具体交流。Jerry安排了他的助手、华裔陈惠阳(James Chen)来接待我。陈惠阳是加州大学UC Santa Barbara毕业的,George Tilton的学生,台湾客家人,待人很热情,我是他接触的第一个来自中国大陆的同行,我们两人交谈十分投机。在进入实验室之前,他向我详细介绍了实验室的基本情况,并提到我是第十个被允许进入这一实验室的国外同行,对此我深感荣幸。因为Jerry是决不允许外人进入实验室的,只有一个例外,那就是1969年7月Apollo 11号登月成功后,美国的新闻媒体要现场实况全球报道,才经他特许获准进入实验室摄像。国际同行也要经他审核认可才有资格进入。陈惠阳同时解释了参观及进入净化实验室的要求,因为处理及分析月球样品实验室的基本要求是要避免任何形式的地球物质污染!而我们生活工作在地球上,地球物质无处不在!这就是多年来,Jerry及其团队为之努力奋斗的工作目标,即打造一个全封闭、全可控不同级别洁净气流的超净实验室(现简称为净化实验室(superclean lab或ultraclean lab)。所用材料必须避免与任何天然地球硅酸盐组分(如各类建材)及各种金属有关。因此首选的是各类相对耐高温及耐酸碱腐蚀的有机合成材料,如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等。而进入实验室的工作人员必须经过风淋门“清洗”,避免带入地球物质污染,然后穿上从头到脚的全覆盖工作服(有些是一次性的,即disposal)及工作鞋。我们从岩石、矿物样品分选及破碎实验室开始,看到了种种专门设计及历经改进的设施及装置,有些处理微量、超微量样品的专用工具是Jerry从牙科医生用具改装过来的,这是Jerry及其同事们花费了多少心血和精力才创建完成针对月球样品的实验环境!经过针对不同同位素体系各种类型的化学预分离实验室,最后到Lunatic I质谱实验室,逐个实验室仔细地了解详情及提出问题讨论。这一实验室从设计、硬件、使用及所有工作人员的工作态度都给我留下了极其深刻的印象:专业,职业,敬业,一丝不苟;认真,顶真,较真,不放过任一细节!我虽然已在两个西方一流实验室工作过,但此地此景,还是又上了一堂生动的科学研究严谨精神的教育课,也才了解为什么月球样品的高质量数据能在这里产生!

这里必须交代LunaticI质谱计研制的重要意义。Jerry在此前已花费了大量心血,设计研制了世界上第一台计算机控制的数字化质谱计,即能完成快速的数据收集避免了离子束不稳定性的干扰,优质的线性探测器以及计算机在线数据处理。他开发的新技术包括:计算机程序全程控制,大曲率半径磁场,快速变化磁流控制质量跳扫,霍尔元件反馈控制磁流,高精度微电流测量,高传输率分析管道,不同量程多接收器技术及在线实时处理全部测量数据,包括分馏校正等数据计算。上述新技术的总集成即构成了被他命名为“Lunatic I”的原型机(图9),实际上这一创新型的质谱计就是为Apollo月样设计的。这在当时完全可被视为质谱技术的全面颠覆性的革命,从而使高灵敏度及高精度同位素分析成为常规。这一原型机的诞生使Apollo计划月球样品的成功分析及研究成为可能,也为上世纪80年代初开始的新一代质谱技术商业化奠定了理论和技术基础。这应该是Jerry对20世纪地球化学学科发展的一大贡献!

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图9 Jerry 在给Lunatic I 质谱计冷井灌注液氮(1970)(图片引自Wasserburg, 2003)

当然,在Lunatic I 质谱实验室,洁净度要求有所降低,但还是必须遵循相关规章制度。我参观时带了当年在华盛顿D.C.刚买不久的Minolta单反自动聚焦相机,那时还没有卡片机,更不会有手机,故相机体积较大。刚走进走廊准备进质谱实验室,就被同事拦住了,被告知相机不能“裸机”带入,必须用塑料膜包裹住,这又被上了一课!正如Jerry在他后来出版的回忆录中对这种极致的专业精神的表述:“无论是处理大样品还是极小的样品,我们都有丰富的经验分离其单矿物,改进的样品预处理程序,使得样品污染降到最低。我们可以处理非常小的样品并获得精确的数据,这些技术和技能都归功于处理了大体积的地球样品和非常小的行星样品。当然,获得数据的整个过程很为复杂,并且要求技术人员要有娴熟的样品处理水平,并且具有专业精神,无论样品的洁净程度如何、是否干净还是已被污染,都应认真处理。Lunatic Asylum就是这样诞生的。”(Wasserburg,2003)除了质谱设计的硬件,在分析技术方面Jerry也是一贯的精益求精。在我去访问前不久,Jerry刚发表了同位素高精度分析质量分馏定量校正关系讨论的论文(GCA,1981),并为此与审稿的同行(匿名,实际是他的对手Lugmair)打了一场笔战。为了增加分析的灵敏度,他的团队又提出了用*土稀**元素氧化物离子分析来代替*土稀**元素金属离子分析,这样不同质量数的氧同位素就参与了全部校正计算。本来多数元素的同位素组成前人已有公认的经典工作,有手册可查。但Jerry仍要独辟蹊径,应用Sm-Nd氧化物同位素的分析数据来推导氧同位素的组成。尽管同行追随者并不多,但他的独立思想之精神可见一斑!Jerry用Lunatic来命名他原创的质谱计,用Lunatic Asylum来命名他所在的实验室,其用意不言自明,因被认为如此命名不够严肃,为此还与顶级期刊《Science》编辑部争执。这群地球上的科学“疯子”,要在他们构建的“疯人院”里,创造出地球上前无古人的科学业绩,从这一侧面也生动地彰显了其跨时代的颠覆性科学创新精神!

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图10 Lunatic Asylum月球样品实验室三剑客: Jerry Wasserburg(左),李太枫(中)和D.A. Papanastassiou

图中李太枫左手托一尖晶石矿物八面体模型(图片引自Wasserburg,2003)

在访问的那一周里,我还参加了实验室的学术讨论会,看到了他们日常的、内部别开生面的学术活动。讨论全部只专住于科学问题,没有任何级别、资历、专业之分,每个人都可以充分阐述自己的看法及观点,也可以保留不同意见。有时意见交锋相当尖锐,甚至要吵架,但都无妨讨论大局。Jerry也只是作为会议的一员参加而已,当然他也会发表自己的观点,往往一针见血般的尖锐,这是他惯有的风格。讨论会的所见所闻使我想起了Jerry有关年代学工作的精辟见解,那是他针对年代学应用上的种种乱象提出的(照片11):“Different Folks, Different Strokes; DifferentRocks, Different Clocks!” 他运用与西方谚语对比的方式,用押韵的语言形式,来说明年代学研究中对象与方法的关系。这是多么经典,又多么精练,但又充满了朴素辩证法精神----一句话,那就是:具体问题,具体分析!我在后来多年的研究生教学中,常常以此作为范例来启发和告诫学生们。

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图11 Jerry有关年代学的精辟论述

短短的一周很快就要过去了,走前,Jerry还安排在一家中餐馆晚餐,这既是他们实验室的常规聚餐活动,也有给我送行的意思。

应该说应Jerry Wasserburg教授之邀,访问加州理工的Apollo月球样品实验室是我整个专业生涯中,也是我多年欧美访学之旅中印象最为深刻,专业进益最为丰富,也是最令人难忘的人生经历。短短一周的访问让我真切地看到了世界顶级地球化学科研团队是如何在学科前沿做出了顶级的成果,也逐步了解并理解了他们是怎样才能取得如此级别的成果。显然关键是从事科研的人,是人才,是具有良好教育背景,又具有创新思维,敢为人先的科学家,以及具有上述相同理念和素养的科学家群体!他们的集聚就能创造出一种多学科高智力交织、冲撞和“发酵”的园地,同时也能提供与技术技能有机结合的最佳场所和平台!他的那些芝加哥大学的同学、同事们,如George Wetherill(U-Pb同位素年龄一致线上、下交点,DTM所长),George Tilton(Pb体积扩散,UC Santa Barbara),Harmen Craig(He同位素先驱,Scripps,UC San Diego),Tom Aldrich(创建Rb-Sr法,DTM)等均是被人们通称为以Urey为代表的芝加哥学派成员,也都成为了20世纪同位素地球化学各领域的一代领军人物!他们不仅都是美国科学院院士,而且有些还是美国总统科学奖章(National Medal of ScienceAward)的得主,这是美国国家科学的最高奖励。

如果仔细分析一下Jerry的科研“哲学”,那就是他决不从事世界上已有人做过的研究,换句话,他永远要做世界第一,决不当“千年老二”跟踪或修补的角色!当然他有这样做的底气和实力。我不止一次地听美国同行说起,Jerry最盛的时候,几乎囊括有关Apollo计划相关的科研经费一大块,包括NSF(美国国家科学基金会)及NASA(美国国家宇航局)来源的经费。正因为有这样的环境条件,他培养了一批国际一流的学生,除了早期的Bob Zartman(照片9,曾任USGS同位素部主任)外,如Don Depaolo(UCLA,UC Berkeley), Typhoon Lee(李太枫,DTM,E.I.A.S.), Steven Jacobsen (Harvard),Tom McCulloch (ANU) 等,现今都是国际地球化学的大家,他们与各国地球化学同行一起开创了20世纪地球化学的后Apollo时代。对比一下我们国内的一些科研,跟踪、随大流,虽然出了成果,但真正要与国际一流水平接轨,还有很长的路要走。

我走进了Apollo月球样品实验室——追忆国际地球化学大师Wasserburg教授

图9 Jerry的三位学生: 左起 Bob Zartman, 李太枫,Don Depaolo(左四)及Don女友(左三),周新华(右三), 郦萍(太枫夫人,右二), DickArmstrong(右一), ICOG 5, 日本,日光, 1982

一代科学巨人已离我们而去,带着他那追求完美的永恒理想,去那求索了一生的宇宙星辰。他给21世纪的地球化学学科留下了丰厚的遗产,从高精度同位素年代学实践,太阳系早期演化历史,月球同位素年代学,到新一代数字化质谱技术,以及他那不懈追求科学真理的精神和永求卓越的人格魅力,将永远激励这条道路上所有的后来者!最后让我们用加州理工学院的校训及Jerry本人自传体文章的结尾来结束本文:

真理使人迈向自由!The truthshall make you free!

活到老,学到老!I will try to keep learning.!

<END>

主要参考文献

  • Wasserburg,G.J. ,2003,ISOTOPIC ADVENTURES—Geological, Planetological, and Cosmic,Annu. Rev. EarthPlanet. Sci. 2003. 31:1–74

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文章来源:中国矿物岩石地球化学学会