“时间胶囊”揭开弗雷泽河的秘密

岩雪松

弗雷泽河位于加拿大的西部。伍德霍尔海洋研究所认为河流中有他们要研究的物质，他们称之为“时间胶囊”，通过对“时间胶囊”的研究，科学家可以向人类揭示地球地貌和气候变化的奥秘。

科学家对弗雷泽河“时间胶囊”样品的收集已经持续4年了，科学家可以打开这些样品，向人们展示一个碳的旅行过程，該旅程开始于大气，在植物和矿物中移动，最后沉入海底。

“时间胶囊”开始于二氧化碳，一种存在于空气中的温室气体，雨滴吸收了一些二氧化碳，并转化为碳酸，雨水携带着碳酸降落在岩石上，溶解掉部分岩石中的矿物质。空气中的碳还能够被植物吸收，植物通过光合作用将碳转化为有机物。

在完成这些过程的同时，弗雷泽河穿越陡峭岩石区、干旱低草的高原和稠密的雨林，携带着岩石矿物质和植物碎屑流入海洋，最终在海床上堆积。

放射性原子在岩石的矿物质中缓慢衰变，能够记载岩石的年龄。科学家对放射物质的研究，能够告诉人们弗雷泽河的河水是来自上千万年的落基山脉，还是来自上百万年的海岸山脉。通过对弗雷泽河水样和泥沙的分析，伍德霍尔海洋研究所的科学家可以跟踪河流所携带物质的起源，并能够确定不同地区吸收空气中二氧化碳的多少。科学家能够将各种信息拼凑在一起，了解岩石和植物颗粒如何被输运到海洋的，最终了解这一过程如何影响地球的气候变化。

放射性元素锶

故事开始于弗雷泽河的源头水源，该水源来自于落基山脉和海岸山脉的季节性冰雪融水，弗雷泽河流域某处的降雪或者降雨，都会吸收空气中少量的二氧化碳，二氧化碳与水化合形成碳酸，碳酸再与矿物质中的钙和硅反应，化学性地转变为碳酸盐、硅酸盐，就像糖一样溶解在水中。科学家将这一过程称为“气象化学”过程，能够有效地将岩石颗粒溶解并输送到弗雷泽河中，这些岩石颗粒就是科学家所说的“时间胶囊”。

岩石中的矿物，绝大多数由碳、钙、硅和氧元素组成，它们呈现出几何框架结构，时不时，有一两个元素会从几何框架结构中挣脱出来，元素挣脱后形成的空位会被其他游离元素取代。锶就是一种游离的元素，它会穿透矿物质微观的框架结构，到达以前碳所在的位置，这为科学家研究河流的起源提供了机会。

锶有一种特别的放射性同位素，即锶-87，它是由铷-87放射性衰变而来，铷-87需要经过上百万年的衰变，才能在矿物质中形成能够测量到的锶-87。因此，科学家能够利用锶-87的测量数据来确定河流的起源。当科学家收集弗雷泽河中的水样时，就能够知道这些水样的矿物质是来自更老的落基山脉，还是来自年轻的海岸山脉。

碳与气候的关系

由“气象化学”所产生的碳酸氢盐，也有重要作用。当这些碳酸氢盐进入海洋，一些进行光合作用的海藻能够使用它们制造自己的细胞壁和外壳，然后被其他海洋生物形成自己的贝壳。海洋生物死后，这些贝壳沉入海底并变为海底泥沙。因此，来自大气的碳，通过河流进入海洋，最后成为海洋泥沙。这个过程是一个非常有意义的过程，人类如果能够加快这个过程，必然会减少空气中的二氧化碳，这是一种导致全球气候变暖的温室气体，因此，就能够改变气候变化的趋势。

对于成千上万年的过程来说，如果“气象化学”从空气中搬运二氧化碳的速度快于二氧化碳增加的速度，空气中二氧化碳的含量将会逐渐减少，但是这种漫长的进程却被人类的工业化革命释放的二氧化碳等温室气体所打破。

当然，还有其他方式能够将碳从空气和土壤中移除，这将是科学家对弗雷泽河研究的第二篇。科学家们将会对河流泥沙进行检测，这些细小的颗粒赋予每条河流自身的泥沙特征，科学家将岩石细小颗粒在河流中的移动称为“气象物理”。泥沙还输运有机碳，主要是一些死亡动植物的残余、细菌和藻类，科学家发现，这些有机碳在运输途中被其他动植物有机组织吸收，还有一些被持续输运到河流下游，并最终到达海洋。碳只有能够完成从空气到海洋全部旅程，才是研究人员所需要的有效的碳移动方式。

自由流淌的河流

对研究人员来说，弗雷泽河不仅仅是一个研究对象，这个流域实际上也是一个缩小的北美大陆，该流域有冰雪覆盖的山峰、高耸的高原、葱郁的雨林、狭窄的平原。它是通往过去的窗口，很多小镇过去一直从事铁路修建、采矿和伐木，然而，该条河流回馈给人们最珍贵的礼物，就是告诉人们可以以另一种方式来利用自然资源。

科学家对弗雷泽河的考察，使他们坚信弗雷泽河流域的情况比华盛顿州要好。横跨加拿大国土，研究人员以新奇的眼光发现了弗雷泽河的姊妹河——哥伦比亚河。哥伦比亚河展示了弗雷泽河可能要遭受到的命运，从20世纪30年代起，哥伦比亚河承受来自人类寻求廉价水电、核电和灌溉用水的压力，被诸多的水电站重重控制，如果水电工程师不同意放水，河流中可能会没有一滴水，河流上曾经出现的壮丽鲑鱼洄游，已经不再有。

相对于哥伦比亚河，弗雷泽河的情况要好一些，目前弗雷泽河还处于自由流淌的状态，尽管该河流的水力发电潜力巨大。但是，目前该河流仍然面临诸多环境挑战，包括一种很严重的甲虫感染，在过去的10年，该流域的甲虫感染已经吞噬掉了北方大片森林，还有越来越多的水电建设，鲑鱼的洄游也不稳定。

相对于世界其他河流，弗雷泽河仍然处于天然流态，河流的主要影响因素只有冰雪融化和海岸风暴，海岸风暴时常进出该流域和太平洋，造成降水，当冰雪消融，冰雪融水会形成洪水，冲刷土壤、岩石颗粒、植物残余，并且将前一年的碎屑冲入海洋。

春天，当科学家在弗雷泽河入海口测船的甲板上采集水样时，他们发现河流中漂浮着房屋大小的一棵树，曾经光秃秃的流域内陆山谷已经被葱郁的树林覆盖。到9月份，季节性降雨会浸泡流域的低洼地带，冬季会有降雪来临，而雨雪都将会成为第二年的洪水的组成部分，被冲入河流并进入海洋。

是这些美丽的自然过程将科学家吸引到弗雷泽河，科学家试图撬开河流泥沙中蕴含的奥秘，弗雷泽河的河水和泥沙流淌到哪里，“时间胶囊”的种子就会布撒到哪里，科学家将会追随到哪里。