戈壁荒漠　谁洒丹青

戈壁荒漠　谁洒丹青

【英国《新科学家》周刊11月10日一期文章】题：多彩的外衣（作者　弗雷德·皮尔斯）
走过美国干旱的西南部地区，或是穿过中国西部苍凉的戈壁荒漠边缘，又或是越过阿根廷安第斯山的沙漠，你都会看到一幅奇异的景象。这些干旱地区光秃秃的岩石上经常会蒙上一层神秘而亮丽多彩的外衣。仿佛是有什么人或物曾在沙漠上挥洒丹青。剥去这层外衣，你就会看到这到底是怎么回事。这些岩石有一层极薄的“光泽表面”。它由岩石表面的菌群生成，通过氧化的微量金属如锰等来汲取能量，这些金属是由空中的灰尘和偶尔降雨落下的岩屑积聚而成的。
这一神秘地貌正向我们揭示一个重要的情况。它将有助于解开某些地方过去气候的秘密，科学家原来一直认为这些地方缺乏记录气候的特征。虽然还处于起步阶段，但这层表面最终会解开一个气候学的重要谜团，并且能告诉我们今后是否会发生气候突变。
不再是“大黑洞”
岩石表面一直是个少有人研究的难题。但纽约拉蒙特—多尔蒂地球观测站的刘坦卓（音）和沃利·布勒克已将它变成了一个重要的研究工具。刘是世界最著名的研究沙漠表面的专家。布勒克是海洋学家，并且一直致力于研究过去的气候。尽管看起来存在的时间很久，但许多沙漠其实很不稳定。气候上一些小小的变化就会导致它们发生巨大变化——比如在原来是沙丘的地方出现浓密的灌木丛甚至森林。像撒哈拉沙漠6000年前就是一片灌木丛，但没过多长时间就变成了沙漠。
这种敏感性使沙漠成了气候多变的一个重要因素。但问题是它们也是气候历史上的大黑洞，因为它们缺少可供研究的冰核，湖泊沉积物或树木年轮也很少见。你所能研究的差不多只是岩石和沙子。尽管沙漠覆盖了地球表面的很大一部分，但我们对它的过去几乎一无所知，而它未来的变化也难以预测。那么，靠岩石表面是否可以把沙漠气候与布勒克所揭示的一些全球大的变化联系起来呢？刘认为可以。岩石表面的化学成分非常多样化。虽然铁的成分相对稳定，但其它像锰、钙、钡等成分的密度变化很大。这种化学组合就决定了表层的颜色。富含锰的岩石呈黑色，较光滑，锰含量减少时，颜色就会转为棕色。刮开岩石表层你就能看到其它颜色，尤其是桔黄色。透过显微镜的话甚至能看到红、黄、蓝色。刘认为这些表层成分的变化将是推测过去气候的关键。有些表面的形成可能是上一次冰川的作用，至少也是在大约10万年前的间冰期时代。它们现在也只有约200微米厚，但这可能已经是极限了。岩石在整块剥落之前只能承受这样厚度的表面。
偶然和必然
这些记录说明了什么？布勒克和刘相信，沙漠表面的化学成分，尤其是锰的含量，是由降雨决定的。证据是偶然的，但很有说服力。它取自于美国西部一小部分湖泊的数据，湖泊过去的湖岸线揭示了1万年前最后一次冰川作用与之后的全新世代之间剧烈的降雨变化。最典型的是内华达州的拉洪坦河，它在这段时期内缩小了90%。这些变化恰巧与这一地区沙漠表面的色彩组合相吻合。刘对死谷表层的研究显示，锰的含量从冰川作用时的40%降到了干旱温暖的全新世代的形成层的4%。类似的变化在美国西部的沙漠随处可见。表面的变化在降雨类型变化时就会出现。刘说，最外层表面的锰含量与今天的降雨之间“确实有普遍的联系”。
刘收集的许多表面碎片不仅显示了最后一次冰川作用时的颜色变化，还显示了冰川时期一系列变化的黑色和桔色夹层。刘对亚洲和拉美沙漠的研究表明，世界各地都有类似的情况。岩层显示，阿根廷约5000年前有一段寒冷多雨的时期。中国西部3000年和8000年前可能也有两次雨季。中东的岩层变化则反映了死海的变迁。岩石表面是否不仅能显示粗略的气候变化，还能显示过去千年中的降雨量呢？布勒克认为这也是可能的。
没有经过雨淋的岩石表面的铍含量是经过雨淋表面的40%———这说明雨以外的其它来源带来的元素成分比例可能也是如此。布勒克和刘认为，用这种方法将岩石表面的成分分离出来，可以帮助他们找出锰含量变化与降雨变化之间的关系。最终，这些结果可能会有助于推测出在过去的冰川期、气候骤变期、还有在变暖时期沙漠的降雨量。多亏有树木年轮、珊瑚和其它一些证据，全球大部分陆地表面过去的气候都已经被描绘出来。现在沙漠表面也为填补这个剩下的空白提供了希望。它可以帮助我们预测全球变暖是否会导致沙漠扩大和缩小。