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  • 古中国发生过海啸吗?

        孙立广

        新闻背景

        经过十多年的系统研究,中国科学技术大学海啸研究团队首次确认:距今1000年前,南海发生了冲击西沙群岛并毁灭了广东南澳岛北宋中期文明的强烈海啸。

        其实,关于古代中国是否发生过海啸,一直是研究者和公众感兴趣的话题。本版特约新研究发现的主持者中国科学技术大学孙立广教授和读者聊聊这件事儿。

        东部海岸海啸风险小

        南海情况则有所不同

        海啸是由海底地震,火山爆发或海底、海岛滑坡产生的破坏性海浪,产生海啸的地区与地震带一致,主要分布在环太平洋的海沟岛弧地带,日本是海啸发生最多、受灾最深的国家。一般认为,中国大陆沿海周边没有非常活跃的地震带,宽广的大陆架起到了缓冲的作用,因此中国大陆面临的海啸风险很小。但是,从我国的历史文献来看,曾经发生过的“海啸”并不少,只不过史料中的“海啸”没有严格的科学定义。

        有些学者通过对历史资料和古地震的分析认为,渤、黄、东海发生本地地震引发海啸的可能性不大,琉球群岛8.0级地震引发的海啸需要8至12个小时才能到达中国沿海,其引起的最大浪高也仅有0.2至0.8米。在美国地质灾害数据库过去四千年地震目录中,仅有两条震级为8.0级的琉球海沟地震记录,发生时间分别为1911年和1916年。这表明形成对我国有影响的大海啸的可能性很小。

        学者于福江等根据验潮站的记录证明了日本、智利破坏力极强的特大地震引发的海啸会影响到中国东南沿海,但是影响极小。2010年智利海啸在浙江沿海的验潮站测得的最大波高为0.28至0.32米,是我国沿海地区的最高纪录,因此这个方向来的海啸,对海岸带破坏的风险不大。

        学者石峰等认为渤海不存在形成大型海啸的海沟构造背景,他们通过数值模拟分析和渤海海岸沉积物调查,认为渤海海域在历史上基本没有发生过大型海啸,即使发生过海啸,其到岸浪高也不会超过0.5米。

        孙立广课题组通过对东海闽浙陆架表层泥质沉积序列的分析,结合南海古海啸的数值模拟结果,认为东海在过去两千年未发生过大型海啸,提示了东海沿岸相对较低的海啸风险。

        但是,有学者考查古籍史料发现“海啸”并不少见。例如,公元171年和173年渤海莱州湾、1498年江浙一带、1604年福建泉州、1668年江南和上海、1707年浙江、1854年江浙一带均有发生“海啸”的文献和地方志记录。

        由于文献中记载的“海啸”与当代语境下的海啸不是一个概念,通过文献资料重建的“海啸”历史虽然比较完整,可以获得准确的发生时间和受灾区域,但由于古代文献记录往往惜字如金,所记录的事件很难确定究竟是海啸,还是地震、风暴潮,越老的资料越难确认。而历史资料在记录上的缺失和不同史料间的矛盾也给用历史文献考证海啸带来困难。

        综合以上分析,学者们倾向性的意见是:渤海、黄海、东海的海啸风险比较小,在过去两千年中没有发生过破坏性强的海啸,但是不能排除两千年前也没有发生过海啸。

        南海的情况有所不同,根据历史资料记载,公元1000年至1900年南海共发生过13次“海啸”。最早的一次发生在1076年11月,《宋史》和《潮州府志》中均有记载,也有学者认为是发生了15次或23次“海啸”。需要指出的是,文献中的“海啸”没有一次是被公认的海啸,研究者只能根据极简的文字来判断。比如,根据《宋史》对1076年“海啸”的描述:“海潮涨溢,坏庐舍,溺居民”,并不能确认广东潮州府发生了海啸。但是它提供了一个重要的事实:这个事件中没有发生暴风雨,从而排除了风暴潮的可能。它为佐证南海海啸提供了文献依据。

        西沙群岛东岛

        发现海啸地质证据

        识别古海啸仅凭文献记录是不够的,特别需要地质材料的科学实证和寻找古海啸遗址。但是,由于时代久远,它们常常被后期的地层覆盖起来,人类活动和自然过程也很容易清除海啸的遗迹。因此,找到海啸的可靠遗迹,并找到合适的定年材料,用可靠的定年方法确定遗址的年龄,再通过历史文献加以佐证,才是确认古海啸的可靠途径。如果再有海啸文化遗存的证据,那实在是可遇不可求的了。

        2003年以来,中国科学技术大学孙立广课题组通过多年努力,首次确认了1000年前发生在南海的一次古海啸。

        在西沙群岛东岛有一个保存完好的池塘,在含有丰富种子、介形虫、海鸟粪和有机碳泥的湖泊沉积层中,夹有一段白净的珊瑚砂层,厚约10至15厘米。根据植物种子的定年分析,确认这次事件是在公元1024年前后发生的。研究发现,该层珊瑚砂很可能是被巨大的风浪从海洋卷带上来,越过沙坝一次性带到湖底的,这个巨大的风暴潮可能导致了岛上的生态灾难。此外,在东岛和琛航岛的北东海岸带上,有各类火山砾石零星散布,砾石长轴可达10到40厘米。西沙的岛屿周边几乎全部是珊瑚礁盘,只有在礁盘外十几米到几十米深的海底才可能有岩石。只有海啸才可能把它们带上岸来。

        与此相关,在东岛还找到了十一块大砗磲,砗磲是生活在珊瑚礁盘上的大型双壳类动物,是海洋中真正的贝壳类巨无霸:它长可达70厘米,壳厚20多厘米,坚如磐石,重达50多公斤,它们散布在海岛的鸟粪土中,都是壳背朝上,露出几道背褶、全是单壳保存、或多或少都有些破碎。与砗磲在一起的还有珊瑚块,长度在120厘米上下,更多的珊瑚碎块和它们一起散落在岛屿东部距海岸200米的范围内。显然,是来自东北部的巨大海浪把它们带过来的。除了海啸,任何风暴潮对砗磲这种庞然大物都是无能为力的。

        根据砗磲在岛上的分布状态和数值模拟的结果,引发海啸的地震震源可能在马尼拉海沟。有意义的是,如预测的那样,岛上没有比海啸年龄更年轻的砗磲,它们无法爬上岸来。西沙岛屿上48个砗磲和珊瑚的定年结果全部指向距今7000年至1000年的时间段,它们全部都是距今1000年前的海啸把它们推上海岛的,这与东岛湖泊中海沙代表的生态灾难事件发生时间是吻合的。

        这个结果指示我们,在过去的7000年中,至少在公元1024年前后发生过一次海啸。它的发生时间与《宋史》记录的1076年11月发生在广东潮州地区的“海啸”时间接近,应该是同一个事件。

        广东南澳岛发现

        被海啸毁灭的古文明遗址

        2019年1月,中国科学技术大学孙立广教授和谢周清教授课题组,在华东师范大学高抒教授的支持下,在《科学通报》上发表封面文章《南澳宋城:被海啸毁灭的古文明遗址》。这个成果揭示了一千年前曾发生过海啸冲击南海广东省南澳岛的事件。

        广东省的南澳岛孤悬海上,受人类活动干扰少,岛屿呈东西走向,易受到海啸冲击。南澳东南角有一个宋井古迹,表明此处在宋代已经有人居住,对海啸灾难应该更加敏感。

        2015年,在筑海岸防护墙时挖出的剖面上我们发现了宋代的陶瓷碎片、破碎的瓷器,考古专家们的鉴定结果也指向宋代,其中还发现有官窑陶瓷碎片。此前工人们还在此发现了一个略有破损的花岗岩石臼,石臼与瓷器碎片、海沙、贝壳和动物残骨混合在一起。在澳前村宅基地内也可见类似含有宋代陶瓷碎片的海啸沉积组合。用碳14方法测定了地层中的残骨、贝壳和植物残体的年龄,大多在古海啸的文献记录(1076年)和地质记录(1024年前后50年)的时间范围内。因此基本确定冲击南澳的海啸的年代是公元1076年。

        海啸导致了南澳宋城的毁灭,过去几十年来在宅基地中不时有北宋中期的钱币发现,在岛屿南侧2公里处的沉船“南澳Ⅰ号”中出土了罐装15000枚钱币,钱币年代集中于海啸发生之前的69年,这个钱罐很可能与这次海啸有关联。南澳岛文物遗迹的数量在海啸之后显著偏低,南澳岛西北端的两块摩崖石刻记载了公元1113年过往商船给岛上捐钱挖井的历史,这一记载可能暗示了当时南澳岛经济衰落,水井等设施溃败的状况。历史文献中没有这一时期的战争记载,因此海啸破坏是对文化衰退最合理的解释。从1076年到1575年南澳建镇,是南澳文明衰退的500年,直到明朝后期才开始留下明显的文化遗存。这很可能是海啸影响的结果。

        这一系列研究证实了南澳以及中国南海沿岸曾遭受过海啸袭击,因此海啸风险在中国沿海地区的港口和能源储备基地等工程的规划和建设中需要予以评估,海啸遗址的深入研究和发掘还仅仅是个开始。

  • 世界第一只“基因编辑鸡”将于今年问世

        王信强

        1996年,英国爱丁堡大学罗斯林研究所宣布“克隆绵羊”多莉问世,该研究所还创造了基因编辑的猪,使其对病毒具有抗性。如今,这一研究所又透露,世界第一只“基因编辑鸡”将于今年晚些时候诞生。

        “基因编辑鸡”科研项目共同负责人、流感病毒学家温迪·巴克莱教授称,2016年,其领导的小组发现了一种存在于鸡体内的基因,叫ANP32。这种基因蛋白质内含有所有流感病毒赖以生存的成份。通过基因编辑,可准确消除蛋白质中有害部分,使鸡具备完全抗流感能力。这一科研成果发表在当年《自然》杂志上。

        巴克莱教授说,使用CRISPR- CAS9基因编辑技术,编辑鸡体内有关基因,仅把主要蛋白质中的一小部分进行编辑,其余部分DNA遗传物质并不改变,与以前完全一样。很小的变化,就可做到阻止病毒产生。

        全球健康与传染病专家指出,人类流感大流行是他们最为关注的一个问题。1918年全球流感爆发,导致5000多万人死亡,是一战死亡人口的三倍。2009年至2010年全球流感由H1N1流感病毒引起,相对温和,但也死亡50万人。

        巴克莱教授称,现在最大担心是一种致命流感病毒毒株会存在于野生鸟类,通过禽类直接感染人类,并在这个过程中产生变异,变成在空气中散播的大规模流行疾病,在人与人之间快速轻易传播,从而导致重大伤亡。

        巴克莱教授说,他们的想法是生产不会感染流感的家禽,并形成“野生鸟类与人类之间的缓冲”。“基因编辑鸡”不会感染流感病毒,中止野生鸟类向鸡的传播途径。“如果我们能够防止流感病毒从野生鸟类进入鸡群,我们就会在源头阻止下一次大流行。”

        巴克莱教授披露,世界上第一只“基因编辑鸡”将在今年晚些时候在罗斯林研究所孵化出来。

        巴克莱教授表示,这种方法面临的最大障碍之一将是家禽生产者对公众接受度的担忧。她说:“人们吃养殖动物的食物,这些动物已被几十年的传统育种所改变,但他们可能会对吃基因编辑的食物感到紧张。”

  • 土星一天有多久

        叶倾城

        据国外媒体报道,经过数十年的计算,科学家最新计算出土星精确的一天——10小时33分38秒。

        土星独特磁场和无陆地标志的表面,长期以来一直阻碍着科学家精确测量其自转速率。但是基于“卡西尼号”探测器的观测数据,他们现已解开这一谜团。土星环上的粒子捕捉到的振动首次为了解土星内部运动提供了一个窗口,揭示这颗冰冷行星自转一周的精确时间为10小时33分38秒。

        据悉,之前研究评估土星一天时间为10小时39分23秒,这是依据上世纪80年代“旅行者号”飞船捕捉土星磁场无线电信号获得的。此外,基于“卡西尼号”观测数据,认为土星一天时间可能在10小时36分至48分之间。

  • 新型涂层织物

        周舟

        美国研究人员最新开发出一种可利用身体热量发电并为小型电子设备供能的织物,有望解决可穿戴设备供能难的问题。

        研究人员日前在国际刊物《先进材料技术》杂志网络版上发表论文介绍,这种织物可借助较高体温与较低环境温度的温差来发电。根据热电效应,高导电性、低导热性的材料可使电荷从高温区流向低温区。

        研究人员将一种名为“PEDOT-Cl”的柔性、轻质聚合物薄膜“喷雾打印”在棉质织物上,形成一个“热电堆”。用这种织物制成手环,日常佩戴就可产生超过20毫伏的热电压。

        论文通讯作者、美国马萨诸塞大学阿默斯特分校研究人员特丽莎·安德鲁介绍说,这种涂层织物热电性能好,可产生足够高的热电压为小型设备供能,而且有着效率高、造价低等优点。

        研究人员测试这种涂层织物的耐用性时发现,用热水搓洗后,涂层不会破裂、分层或脱落,且织物的导电性几乎不受影响。

  • 斑马黑白条纹

        王斌

        长期以来,科学界对斑马身上的条纹出于什么作用一直存在不同意见。不少人倾向于条纹是为了伪装,保护自己免受大型肉食动物侵害。

        匈牙利布达佩斯罗兰大学研究人员在英国《皇家学会期刊》撰文指出,斑马身上的条纹与伪装无关,是为了防止被吸血马蝇叮咬。

        科研人员透露,试验在匈牙利的夏天进行,因为这个季节马蝇遍布。他们在场地摆上人体模型。一种涂上白色条纹,另一种则涂上棕色。结果发现,与白色条纹模特相比,棕色人体模特吸引马蝇的程度要高上10倍。

        研究发现,这与光线的一种偏振性质有关。斑马身上的黑白条纹会对光线进行反射,破坏了偏振光的信号,使马蝇产生视觉错误,远远飞离斑马。马蝇最讨厌的就是黑白条纹。

        研究人员指出,世界上好多原始部落的人员,也喜欢在身上涂上条纹状色彩,原因之一也是为了防止被虫子叮咬。

        本版部分图片来源:视觉中国