地球測齡者＆排鉛吹哨人
——記美國地質學家克萊爾·卡梅倫·帕特森

綜合報道/本刊主筆 陳邦祺

他第一個精確測量出地球的年齡，后又發(fā)現(xiàn)了含鉛汽油對環(huán)境的污染，促成了含鉛汽油的淘汰。美國地質學家克萊爾·卡梅倫·帕特森，是世界公認的偉大科學家。

為地球測算年齡

從古到今，關于地球的年齡問題，人類一直為之著迷。無論是古人，還是現(xiàn)代科學家，都給出過自己的解釋。但直到近代，人類都未曾得出過一個權威的答案。

一個男人的出現(xiàn)，驅散了“長期籠罩在人們頭上的迷霧”。他就是世界上第一個成功測量地球年齡的美國地質學家——克萊爾·卡梅倫·帕特森（Clair Cameron Patterson）。

當時，在芝加哥大學核物理、地球化學家哈里森·布朗（Harrison Brown）的指導下，帕特森和他的同事蒂爾頓正在攻克一項全新課題——用鈾鉛法測定巖石的地質年齡。鈾鉛法的原理非常簡單：在一塊含鈾巖石中，鈾元素會以固定的速率，緩慢地衰變成鉛元素。如果能計算出衰變后鉛同位素的比例，就可以推知礦物形成的具體時間，就能按照衰變速率計算出這塊巖石形成于多少年前。

在哈里森·布朗的構想中，運用這種方法，就能計算出地球年齡。為此，他叫上了自己兩個得意門生來共同完成這項研究。

盡管已經(jīng)是科研成果豐碩的博士，但帕特森和同事依舊為此感到激動和興奮，畢竟，誰不想攻克這個地質、物理、天文學上的千古難題呢！

但研究剛開始，就遇到了難題。

測算的第一步，他們將鋯石作為原料，二人分別負責測量鋯石樣本中的鉛和鈾。蒂爾頓測量鈾的工作進行得非常順利，然而帕特森卻遇到了不小的困難——他發(fā)現(xiàn)，無論自己怎么規(guī)范實驗過程，怎么避免污染實驗樣品，自己測量出的結果總是過高。

鉛元素就像“幽靈”一般出現(xiàn)在他的實驗中，干擾著每次實驗，帶給質譜儀鉛超標的結果。

“我們的實驗結果不太對勁，鋯石里鉛的含量多出太多了。這些鉛是從哪里來的？”為了解決這個問題，帕特森不知度過了多少個不眠之夜。經(jīng)過艱辛地研究，他終于知道了“幽靈”一般的鉛來自何處。

“我發(fā)現(xiàn)，在我們自詡‘干凈’的實驗室里，鉛無處不在。這里也是鉛，那里也是鉛，空氣里都是鉛，我用的所有設備里也都有鉛……當我測量某個樣品時，我就用儀器上的鉛污染了這個樣品”，帕特森回憶道。

為了解決這一狀況，帕特森立即化身“實驗室清潔員”，想盡辦法將鉛污染“驅逐”出去。他將實驗室設為“禁區(qū)”，對出入于此的研究員嚴格要求。同時，更換了實驗室排氣管道，把整個房間密封起來，添加了空氣過濾裝置，并且用酸徹底清洗了所有實驗設備。

這樣“打掃”了6年，帕特森終于得到了理想的、幾乎無鉛污染的實驗環(huán)境。這時，他又遇到了新的難題：想要測定地球的年齡，就必須找到一塊和地球年齡相同的巖樣。顯然，鋯石遠遠無法滿足這一要求，或者說，整個地球上都很難找到年齡如此古老的巖石。

正當帕特森一籌莫展之際，一個天才般的靈感出現(xiàn)在腦海中：既然地球上沒有合適的樣品，那為什么不跳出地球來尋找呢？完全可以利用地球之外的隕石進行實驗。

“很多隕石實際上是太陽系早期保留下來的建筑材料，因此保留著原始的化學結構”，帕特森大膽假設，這些隕石誕生的時間和地球形成之日相近，測定了隕石的年代，也就間接測定出了地球的年齡。

這個絕妙的想法后來被科學界證明非常正確。

一年后，帕特森終于在亞利桑納州找到一塊合適的隕石，并欣喜若狂地將隕石帶回實驗室，用質譜儀進行研究。

于是，我們熟悉的45.5億年的地球年齡，終于被帕特森發(fā)現(xiàn)。后續(xù)，他又用3年時間整理、更新了研究成果，發(fā)表了《隕石和地球的年齡》這一重磅研究論文，向世界宣布第一個精確的地球年齡區(qū)間：45.5±0.7億年。

跟巨頭們對著干

雖然實驗已經(jīng)成功完成，帕特森也獲得了舉世矚目的成就，但是他的研究遠遠沒有結束。

在超凈實驗室之外，含量超標的鉛依然存在。出于對社會和人們健康的強烈責任感，帕特森希望找到超標鉛排放的罪魁禍首并將其一舉除掉。

這些鉛是從哪里來的呢？為弄清這個問題，帕特森追溯到了1921年美國化學家小托馬斯·米奇利的發(fā)現(xiàn)：在汽油中添加四乙基鉛，可以有效防止當時對汽車發(fā)動機造成很大困擾的“爆震”現(xiàn)象發(fā)生，讓汽車開得更快、更穩(wěn)定。這是一種成本低廉的添加劑，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，美國石油巨頭們就迅速聯(lián)合成立了一家新公司，專門來生產(chǎn)和銷售添加了四乙基鉛的汽油。

盡管現(xiàn)在我們都知道這種“含鉛汽油”會損害人體健康，但在當時，石油巨頭們?yōu)榱擞?，刻意避開了“鉛”這個大眾已經(jīng)熟悉的詞，將這款汽油命名為“乙基”汽油。

在制作乙基汽油的過程中，就發(fā)生過許多工人中毒的事件，然而他們并沒有叫停汽油的生產(chǎn)，僅僅是在工廠安裝風扇，加強通風。這項措施看似粗暴地保證了工人的人身安全，但并沒有解決最大的禍根——汽車尾氣。含鉛汽油燃燒時，高劑量的鉛會隨著尾氣排放進空氣中，再被人類吸入體內(nèi)。

為了維持巨額的利潤，石油巨頭們委托一名化學家基歐進行研究和實驗，來“證明”含鉛汽油和尾氣中的鉛對人體無害。

之后的幾十年間，基歐的研究團隊幾乎壟斷了所有關于含鉛汽油安全性的研究。只不過這些研究普遍有設計和論證上的缺陷，所得出的結果和具體內(nèi)容還需要經(jīng)過資方——乙基公司的審查和修改，才能發(fā)表。

這種學術黑幕持續(xù)了30余年，直到帕特森的研究，才讓人們第一次突破黑幕，了解真相。

在一次關于海洋的研究中，帕特森發(fā)現(xiàn)，海洋表面的鉛含量是海底的幾百倍，特別是在各條河流的入海口，沉積物和水樣中的鉛含量猛然增高。這一切的鉛異常，統(tǒng)統(tǒng)將矛頭指向了當時石油巨頭生產(chǎn)的含鉛汽油。

戲劇性的是，帕特森的發(fā)現(xiàn)直接損害的是石油公司的利益，而他用于研究鉛污染的經(jīng)費則全部來源于石油公司給予他的基金。

后續(xù)，他將自己這篇研究發(fā)表在《自然》雜志上。在文章中，帕特森毫無避諱地指出是石油行業(yè)的含鉛汽油讓海水鉛濃度異常。在隨后另一篇文章中，他又詳細計算了所有鉛可能的自然來源，坐實了含鉛汽油是造成這一切的罪魁禍首，“只有加上含鉛汽油之后，數(shù)據(jù)才對得上?！?/p>

當時，整個石油行業(yè)都無法接受這項在自己利益頭上砍一刀的研究。他們想方設法讓帕特森 “閉嘴”：從花錢收買他的研究，到買通媒體污蔑其為瘋子。美國石油學會直接決定停止資助，同時還要求美國原子能委員會也停止對帕特森地球年齡后續(xù)研究的資金支持。

帕特森面臨的不僅是行業(yè)的打壓，還有資本控制下的同行詆毀。乙基公司的化學家基歐嘲笑他“對自己的無知缺乏任何概念”，而另一位毒理學家指責帕特森“是在寫科幻小說”。不僅如此，帕特森甚至被拒絕參加美國國家科學研究委員會舉辦的關于大氣層鉛污染的座談會，盡管他本人就是這一領域最為杰出的研究者之一。

為了獲得更有力的證據(jù)來推翻這些為了利益滿口胡言的商人和“專家”，他作了一個偉大的決定——出征格陵蘭島和南極洲收集未經(jīng)污染的超凈雪樣品。為了取得在工業(yè)革命之前就存在的雪樣，他還在南極洲冰層中鉆了深達200英尺的通道。

功夫不負有心人，在收集到足夠多的雪樣作了分析之后，他發(fā)現(xiàn)從20世紀20年代開始，冰層中的鉛含量突然激增。這進一步證實了帕特森的猜想。

當批評者調轉口風，質疑空氣中的鉛是火山噴發(fā)造成之時，帕特森甚至冒著生命危險乘坐直升機前往火山口收集空氣樣本。

為了證明人體內(nèi)的鉛并非“自然”，他還設法測量了一具2200年前古埃及木乃伊骨骼中的鉛含量。結果顯示，現(xiàn)代美國人體內(nèi)的鉛含量是2200年前人類的600倍。

隨著測量的數(shù)據(jù)越來越多，帕特森發(fā)現(xiàn)整個地球幾乎變成了一個“大鉛球”，海洋、高山、極地都充滿了鉛，而這些鉛均是來源于含鉛汽油的燃燒。

經(jīng)過帕特森的努力，學術界的黑暗天空開始被一點點捅破，他的研究成果也得以第一次公布在公眾面前。輿論重壓之下，美國國家環(huán)境保護局于1973年宣布將逐步使美國的含鉛汽油減少60%至65%，最終于1986年全面停用含鉛汽油。