中國網/中國發展門戶網訊 國際年夜洋鉆探計劃(International Ocean Drilling Program,IODP,又稱“國際年夜洋發現計劃”“年夜洋鉆探”)是地球科學領域迄今為止歷時最長、成效最年夜的國際科學一起配合計劃,開始于1968年,歷經深海鉆探計劃(DSDP,1968—1983年)、年夜洋鉆探計劃(ODP,1985—2003年)、綜合年夜洋鉆探計劃(Integrated Ocean Drilling Program,IODP,2003—2013年)和國際年夜洋發現計劃(International Ocean Discovery Program,IODP,2013—2024年)4個階段,經過57年的發展,至今仍在持續,充滿性命力。截至2024年4月,IODP已在全球共執行了316個航次,完成站位1 799個、鉆孔約4 200個,鉆穿了接近1 000千米的沉積物和基巖,并采集了超過400千米巖心,獲取了大批觀測數據。IODP在板塊構造、氣候變化、深海資源、防災減災、深海鉆探技術等領域獲得了諸多衝破性進展,極年夜地推動地球系統科學的進展,造福人類社會。
當前,IODP正值嚴重變革之際,我國年夜洋鉆探事業面臨傑出的發展機遇。國際年夜洋鉆探三年夜平臺中,已退役45年的american“決心號”鉆探船于2024年提早服役,惹起american地學界學者極年夜的不安;2005年進列的japan(日本)“地球號”鉆探船在完成17個航次后,因運營本錢宏大、japan(日本)經濟闌珊等緣由,2019年后極少執行任務,直至2024年9月執行IODP 405航次;歐洲年夜洋鉆探聯盟本身無固定的鉆探船,運行經費所有的來源于15個會員國,近年來因鉆探才能和治理形式的限制,發展遠景也難以為繼。2024年,american國家科學基金會(NSF)組織陸地領域權威專家啟動“2025—2035年陸地科學十年調查”,從頭審視IODP對地球科學的貢獻,并發布未來10年年夜洋鉆探的優先事項,同時指出,若american不應用“決心號”僅依附現有科考船隊,只能實現不到5%的IODP目標,即便發展鉆深達50—60米的巨型活塞取心技術,也僅能實現年夜洋鉆探約10%的科學目標。同年4月,歐洲和japan(日本)配合謀劃并公布了新一輪年夜洋鉆探計劃(IODP3),已明確組織架構和成員國會費,并提出了2項緩解經費緊張的改造戰略。
與美日歐比擬,我國新建的年夜洋鉆探船“夢想”號于2023年末下水試航,2024年11月建成進列并將于2025年后正式投進應用,成為全球領先的年夜洋鉆探平臺,也是我國摸索地球深部奧秘、保證動力資源平安的“國之重器”包養網。本文對IODP相關的杰出人才進行了統計梳理,包含歷年首席科學家、發表論文居多的科學家、研討影響力較高(H指數)的科學家、地學領域主要獎項獲得者,以期為我國年夜洋鉆探事業人才培養目標的樹立供給參考。
航次首席及杰出科學家
IODP航次以“聯合首席”的情勢運行,每個航次都有兩位首席科學家,普通為在地球科學領域或某一研討標的目的具有必定權威性和影響力的學者,優先考慮航次建議書的提交者。由于參航人員無限,不少非參航科學家通過申請IODP航次后樣品(如巖心)參與相關研討,并將其研討結果以論文的情勢公開發表,配合促進學界對地球系統科學的認識。本文梳理了IODP 2003—2023年間一切航次的首席科學家名單,以及期間發文量較年夜的科學家研討標的目的和所屬機構分布情況,發現american、japan(日本)科學家在IODP研討領域最為活躍,明顯展現了“決心號”和“地球號”這兩年夜世界級科學鉆探平臺為科學家所供給的優越研討條件。同時,還深刻剖析了具有較高學術影響力學者的履歷,及其在IODP的參與度,發現許多高影響力學者晚期均以IODP參航科學家的成分深度參與相關研討,最終成長為具有學術領導力,甚至政治影響力的學者,也說明了IODP對地球科學領域人才培養具有主要感化。
首席科學家
2003—2023年間,IODP航次首席科學家共有195人次,american籍最多,達到73人次;japan(日本)、德國籍次之,分別為41人次和21人次;英國和法國籍也較多,均在10人次以上。我國首席科學家為3人次,均在南海航次中(圖1)。
american籍首席科學家來自american各陸地研討所及年夜學等,此中伍茲霍爾陸地研討所(WHOI)、德克薩斯農工年夜學和懷俄明年夜學數量最多,均為6人次;其次為加利福尼亞年夜學和華盛頓年夜學,各為5人次。其他機構為1—4人次不等。
japan(日本)籍首席科學家共有41人次,此中來自japan(日本)陸地開發研討機構(JAMSTEC)、東京年夜學和japan(日本)地質調查局的科學家人數位居前3,分別為13人、7人和4人,其他分布于japan(日本)陸地地球科學技術廳、京都年夜學等機構。
IODP歷史上,有些學者屢次擔任首席科學家,聚焦于井下觀測研討地動孕育機制、全球氣候變化、洋中脊重生洋殼結構、深部巖石圈及碳循環等主題領域(表1)。在一切首席科學家中,american華盛頓年夜學Harold Tobin傳授任職次數最多,達到了5次,重要從事井下觀測俯沖帶的發震機制研討。american賓夕法尼亞州立年夜學Demian Saffer傳授擔任4次,重要從事井下觀測俯沖帶滑坡的水文、化學和物理過程研討。
相關論文發表較多的科學家
編輯國際年夜洋鉆探相關檢索詞條,從Scopus文獻數據庫中對2003—2023年IODP相關文獻進行檢索統計,篩選出此中發文量較多的科學家,對其一起配合發文情況進行了統計剖析。20年間一起配合發文量超過30篇的共54人,此中中國科學家5人,年夜多為古陸地領域(圖2)。
研討影響力較高的科學家
根據SCI數據庫中的H指數(HI)對2003—2023年IODP航次首席和發文量較年夜的科學家進行國際學術影響力排序(圖3和表2)。多數科學家的HI值位于20—40之間,此中學術影響力最高的為丹麥奧胡斯年夜學的Bo Barker Jørgensen和american波士頓年夜學的Richard W. Murray。學術影響力最高的前20名科學家HI值均達到50以上,此中6人來自american、5人來自德國、3人來自英國、2人來自英國,此外還有法國、荷蘭、澳年夜利亞和丹麥科學家各1人,他們都曾擔任過IODP航次首席科學家。
Bo Barker Jørgensen(HI:120)。陸地生物地球化學領域的微生物生態學家,在陸地沉積物微生物和元素循環過程、微生物性命對各種環境的適應性研討方面有享譽國際的結果。Jørgensen 1977年博士畢業于丹麥奧胡斯年夜學,1977—1987年任該校高級講師,1987年升任研討型傳授。1992年,Jørgensen在德國創立了不來梅年夜學馬克思-普朗克斯微生物研討所,并任該機構所長,領導生物地球化學研討,同時兼任不來梅年夜學地球科學系傳授。2002年,Jørgensen初次代表馬克斯-普朗克斯微生物研討所參加ODP 201航次,并擔任首席科學家。2007年,Jørgensen回到丹麥創建了丹麥國家研討基金會地球微生物學中間,并從2011年起至今任丹麥奧胡斯年夜學生物學傳授。2013年作為首席科學家領導IODP 347航次,2020年獲評american科學院外籍院士。
Richard W. Murray(HI:115)。1991年從american加利福尼亞年夜學伯克利分校獲得博士學位。讀博期間,Murray作為沉積學家和無機地球化學學家參加了ODP 117、127航次。1992—2019年,Murray參加american波士頓年夜學,研討氣候變化、火山活動、熱帶陸地過程和海底生物圈化學。期間先后參加了ODP 154、165、175和185航次,以及IODP 329航次,2013年作為首席科學家領導了IODP 346航次。現為american伍茲霍爾陸地研討所(WHOI)副總工兼副所長。除科學研討外,Murray還擔任過馬薩諸塞州Scituate市議員(2006—2014年),參與城鎮治理任務。自2009年起,Murray先后擔任了奧巴馬和特朗普當局陸地科學與技術小組委員會聯合主席,該小組委員會為總統行政辦公室科學與技術政策辦公室的一部門。
David Hodell(HI:72)。1986年在american羅德島年夜學獲得博士學位后,先后在american佛羅里達年夜學、英國劍橋年夜學任教,現為劍橋年夜學地球科學系地質學傳授,同時兼任該校戈德溫古氣候研討實驗室主任。其研討重點是通過陸地和湖沼沉積物還原高辨別率古氣候記錄,積極參與國際年夜陸鉆探計劃(ICDP)和IODP。1987年,Hodell初次作為沉積學家參加了ODP 114航次,此后還代表佛羅里達年夜學參加過ODP 162、177和208航次,以及IODP 303航次。Hodell于2007年當選american地球物理學會會士,2011年月表劍橋年夜學參加IODP 339航次,2018年獲得米盧廷·米蘭科維奇獎章。2020年當選american科學促進會(AAAS)會士。2022年,Hodell作為首席科學家領導了IODP 397航次。
Peter Clift(HI:66)。國際有名地質學家,于1990年從英國愛丁堡年夜學獲得博士學位,隨后作為科研人員先后就職于愛丁堡年夜學,并以沉積學家成分初次參加ODP 135航次。1993年,Clift進職american得克薩斯農工年夜學,作為資深科學家代表該校參加ODP 152和159航次。1999年參加WHOI后,作為沉積學家兼高級地質學家參加ODP 163、184、205航次。2005年起,Clift先后參加德國不來梅年夜學、英國阿伯丁年夜學等,同時受聘為中國科學院南海陸地研討所客座傳授,2008年被選為歐洲年夜洋鉆探聯盟(ECORD)特聘講師、american科學陸地鉆探咨詢委員會IODP特聘講師,2012年參加american路易斯安那州立年夜學,現任石油地質學傳授,重要研討標的目的為陸緣地層發育和亞洲氣候與構造之間的彼此感化。2014年,Clift作為沉積學家參加了IODP 349航次;2015年,Clift作為首席科學家領導了IODP 355航次。
Andreas Teske(HI:65)。1995年博士畢業于德國馬克斯普朗克陸地微生物研討所,1996年起先后就職于WHOI、北卡羅來納年夜學教堂山分校,重要研討極端陸地環境中的微生物及其多樣化特征。2002年,初次以微生物學家成分參加ODP 201航次。2007年,被選為american科學支撐計劃(USSSP)特聘講師。2015年,作為首席科學家領導了IODP 385航次。
國際主要獎項獲得者
國際上主要的科學獎項能夠直接反應獲獎者在其專業領域中的位置及貢獻,本研討遴選出13個在地球科學、包養網環境、氣候等領域最負盛名的國際獎項(部門可譽為“地學界的諾貝爾獎”),梳理了這13個主要國際獎項的獲獎人員名單和履歷,應用SCI數據庫檢索了這些獲獎者的研討結果,發現多數與IODP有關聯的獲獎者在初次獲得主要國際獎項之前,都申請過IODP樣品進行研討,此中一部門為IODP的參航科學家。還有一些學者在獲得主要國際獎項后,也申請過IODP航次后樣品進行研討,說明IODP不僅推動了地學人才的培養,還作為年夜科學計劃吸引著國際高層次人才,二者相互成績、配合發展。
地球科學領域的主要國際獎項
1968年年夜洋鉆探開始實施以來,13個主要國際獎項中共有483人次獲獎,此中具有IODP相關研討經歷者68人次,占14.7%(表3)。IODP合計獲獎者45人,部門獲獎者獲得1個以上獎項,最多者5項。
45位獲獎者及其對IODP的貢獻
通過梳理45位主要國際獎項獲得者的簡歷及其研討結果,發現12人曾擔任過分歧時期的年夜洋鉆探航次首席或參航科學家,39人在獲獎前曾研討過年夜洋鉆探航次樣品并發表相關結果(表4)。如,“古氣候學之父”Nicholas John Shackleton(1937—2006年)早在20世紀70年月就應用DSDP在亞南極地區獲取的巖心樣品進行氧同位素剖析,提醒了南極冰蓋在中新世中期構成的證據,詳細研討了始新世-漸新世接壤期的古氣候事務。隨后他屢次申請DSDP和ODP航次樣品進行古氣候學研討。Shackleton至多發表過38篇年夜洋鉆探相關結果,此中多篇為其自己作為第一作者(以下簡稱“一作”)。
20世紀80年月初,american包養有名地質學家Walter Alvarez(1940—)與其父Luis Alvarez (諾貝爾物理學獎得主)發現含有銥元素的黏土層,此中就有通過DSDP航次獲得的樣品。銥元素在地球地殼中很少見,但在隕石中含量豐富,而該黏土層卻存在于6 600 萬年前沉積的K/T邊界處(白堊紀—古近紀接壤期)。基于這項發現,Alvarez父子初次提出了6 600萬年前小行星撞擊地球導致恐龍滅絕的假設。Walter Alvarez分別于2002年和2008年獲得彭羅斯獎章和維特勒森獎。
Wallace S. Broecker(1931—2019年)1975年在Science發表的論文中提出了“全球變熱”這一概念,挑戰了當時“冰期即將來臨”的主流觀點,隨后定義了陸地在全球氣候變化和碳循環中的感化。在此之前,Broecker就曾應用DSDP航次獲得的孔隙水做過氧同位素和陽離子組分等古氣候學研討,支撐了其對全球氣候變化的認識。Broecker因其在全球氣候上的貢獻分別獲得了維特勒森獎(1987年)、沃拉斯頓獎章(1990年)、泰勒環境成績獎(2002年)、克拉福德獎(2006年),以及BBVA知識前沿獎(2008年)。
我國科學家參與的年夜洋鉆探相關研討
隨著我國參加年夜洋鉆探計劃,越來越多的科學家參與此中,獲得了豐碩的科研結果。截至2024年8月,中國40多家科研院所、高校和涉海單位的160余位科學家參與年夜洋鉆探航次(圖4),任務足跡遍布世界各年夜洋。同濟年夜學22人有上船經歷,是中國參航科學家最多的研討機構;華東地區除同濟年夜學外共有天然資源部第一陸地研討所、中國科學院陸地研討所、南京年夜學等14家單位52人參航;華南地區中國科學院南海所、中國科學院廣州地化所、中山年夜學、暨南年夜學、南邊科技年夜學共5家單位總計有30人參航。
微體古生物學、沉積學、巖石學、無機地球化學和古地磁學是我國科學家在年夜洋鉆探中最凸起的研討領域,體現了我國陸地地質學的優勢標的目的(圖5)。中國科學家主導ODP 184和IODP349、367、368/368X共4個航次,將南海推到世界地學研討前沿地區,初次樹立了西承平洋最佳深海地層剖面,初次供給了東亞季風演變歷史的深海記錄,初次實現了南海海盆洋殼鉆探并精確確定南海擴張與洋殼增生過程,自立提出了南海分歧于年夜西洋的巖石圈決裂形式。
2003—2023年,我國科學家共發表IODP論文778篇,此中66.3%由我國科研機構主導并作為通訊單位發表。統計數據顯示,近20年來我國發文量總體呈上升趨勢,2017年以后躍升到57篇,2020年和2022年都達到或接近80篇(圖6)。
通過我國參與發表的論文關鍵詞,可發現20年間我國參與的年夜洋鉆探相關研討,年夜多應用了ODP航次期間的樣品,研討海域以承平洋和南海為主,少部門觸及年夜西洋、北極和印度洋(圖7)。研討領域多為古陸地、古氣候和地質構造,研討方式多為沉積學、地球化學,重要關注地質年月為中新世。
我國年夜洋鉆探重要分為2個學科標的目的的研討群組:以同濟年夜學汪品先院士、田軍傳授為代表的古陸地學群組;②中國科學院陸地研討所萬世明研討員和國際有名地質學家Peter Clift一起配合的沉積學群組(圖8)。結合圖2可以發現,我國在這2個學科標的目的已有必定國際位置,但地球動力學方面依然缺少在年夜洋鉆探領域具有競爭力的研討團隊。
啟示與建議
IODP自1968年開始以來,培養了大量科學英才,大量科學家通過直接參與年夜洋鉆探航次,或通過參與年夜洋鉆探航次樣品研討,獲得了不菲的科研結果,在板塊構造、古生物、古氣候等領域獲得了主要進展。同時,該計劃通過其開放一起配合的形式和鉆探樣品的獨特價值,持續吸引著全球科學家的眼光,已然成為地球科學領域最頂尖的學術交通平臺。
作為地學界甚至整個科學界典範的年夜科學計劃,IODP對人才培養具有主要推動感化。通過本研討可以發現,許多在國際上大名鼎鼎的地學家都曾經或持續參與年夜洋鉆探相關研討,IODP的研討結果也支撐了他們的科學理論建設。此外,IODP鼓勵青年科學家參航,american、japan(日本)等派出參加IODP航次的人員中,不乏在讀博士生或剛畢業的博士,通過國際年夜科包養網學計劃的平臺,慢慢培養并支撐他們成為地球科學領域杰出科學家。是以,年夜洋鉆探平臺和年夜洋鉆探領域研討人才有著彼此成績、配合發展的關系。
我國“夢想”號年夜洋鉆探船已經進列,但相較于美、日等國,我國在年夜洋鉆探研討領域的人才儲備尚顯缺乏,能夠難以支撐“夢想”號年夜洋鉆探船作為國際年夜科學平臺的長遠發展。參考國際年夜洋鉆探領域人才發展路徑,可從以下5個方面進行人才建設:多學科平衡發展,在構造地質學、微生物學、有機地球化學等我國科學家參加IODP航次較少的研討領域,加年夜人才培養力度,為我國“夢想”號年夜洋鉆探平臺打造一批具有國際競爭力的多學科研討隊伍;設立年夜洋鉆探研討領域的國際獎項,表揚應用年夜洋鉆探航次結果對科學界作出出色貢獻的科學家,并以研討經費獎勵、邀請參航等方法加深一起配合,同時晉陞平臺對人才的吸引力;積極對接新一階段國際年夜洋鉆探計劃IODP3,以執行聯合航次、席位互換、樣品互補等方法與國際科學家開展一起配合,促進我國年夜洋鉆探事業與國際的深度融會;加強年夜洋鉆探領域的科學研討資助和人才引進力度,鼓勵多學科標的目的的科學家針對年夜洋鉆探航次樣品開展高質量科學研討,摸索年夜洋鉆探在非傳統地學領域的應用標的目的;規劃年夜洋鉆探科學家培養計劃,鼓勵該領域在讀博士和青年科學家參加年夜洋鉆探航次,在國際權威科學家的帶領下,深度參與年夜洋鉆探相關研討任務,為我國年夜洋鉆探事業的未來積蓄后備氣力。
(作者:彭天玥、丁看、袁野、朱本鐸、韓冰,中國地質調查局廣州陸地地質調查局 南邊陸地科學與工程廣東省實驗室。《中國科學院院刊》供稿)