克莱尔·彼得森

克莱尔·彼得森的个人简介

克莱尔·彼得森(Clair Patterson),地球化学家。1953年利用同位素法最早测定了地球的年龄约为45.5亿年。并由于他对来自海洋、大气中铅污染的研究，从而使美国政府建立对汽车工业污染控制的标准。克莱尔·彼得森也为此荣获环境科学世界最高奖泰勒奖(Tyler Prize)。

基本内容

克莱尔.彼得森(Clair Patterson),地球化学家。1953年利用同位素法最早测定了地球的年龄约为45.5亿年。并由于他对来自海洋、大气中铅污染的研究，从而使美国政府建立对汽车工业污染控制的标准。克莱尔.彼得森也为此荣获环境科学世界最高奖泰勒奖(Tyler Prize)。 　　说起这段历史，本身也极具传奇色彩。 　　在克莱尔.彼得森所处的那个时代，地质学并不是什么热门学科了。对于测定岩石年代的问题，世界上几乎所有人都不报希望，这项探索甚至处于停滞状态。而在此首先做出突破性贡献的是英国教授阿瑟.霍姆斯。 　　阿瑟.霍姆斯在研究工作中使用的方法，其实在理论上并不复杂，就是利用了我们熟知的元素的半衰期来对岩石的年代进行测定。他去测定了铀衰变为铅的比率以此测定岩石的年代，从而他希望能测定地球的年龄。 　　但是，当时霍姆斯有许多困难需要面对，不仅仅是技术方面的难题需要克服，甚至是生活上的困难也经常困扰着他――资金严重短缺，有时候甚至为了养家糊口不得不完全停止学术工作。但是就是在这种艰苦的条件下，他还是在1946年就较有把握的宣布了地球至少已经存在30亿年，而且很可能还要长。这是一项相当了不起的成就。不幸的是，他又一次遇到了巨大的障碍：他的科学界同行们非常保守，对他的成就拒不承认。尽管许多人尽管乐意赞赏他的方法，却认为他得出的不是地球的年龄，而只是组成地球的材料的年龄。 　　而就在这个时候，芝加哥大学的哈里森.布朗发明了一种统计火成岩（即通过加热形成的岩石，而不是通过沉积形成的岩石）里铅同位素测定的新方法。他把它交给了年轻的克莱尔.彼得森，作为他的毕业论文项目。他向彼得森保证，以他的新方法来测定地球的年龄会"易如反掌"。实际上，这项工作花了几年时间。 　　有此后的7年时间，先是在芝加哥大学，后在加州理工学院（1952年迁往那里），他在无菌实验室里埋头苦干，仔细选择古老岩石的样品，精密测定里面铅/铀的比例。 　　测定地球年龄的问题在于，你需要有极其古老的岩石，内有含铅和铀的晶体，其古老程度几乎与这颗行星一样，而真正古老的岩石在地球上是很难找得着的――由于板块构造。因此彼得森只能在材料非常有限的情况下把这一切搞清楚。最后，他突然聪明地想到，他可以利用地球之外的岩石，从而绕开缺少岩石的问题。他把注意力转向陨石。 　　他提出了一个很有远见的假设，结果证明是非常正确的，即许多陨石实际上是太阳系早期留下来的建筑材料，因此多少保留着原始的内部化学结构。测定了这些陨石的年代，你也就（接近于）测定了地球的年龄。 　　然而，通常来说，总是说来容易做来难。陨石的数量不多，陨石样品也不是很容易能采集到手。而且，布朗的测量方法过分注重细节，需要做很多改进。最大的问题是，彼得森的样品只要接触空气，就莫名其妙地不断地受到大气里铅的严重污染。正是由于这个原因，他最后建立了一个消过毒的实验室――世界上第一个无菌实验室。 　　彼得森就这样干了7年，才收集到可用于最后测试的样品。1953年春，他把样品送到伊利诺伊州的阿冈尼国家实验室。他及时获得了一台新型的质谱仪，可以用来发现和测定秘藏在古晶体里的微量铀和铅。彼得森终于得出了结果。他激动万分，据说他直接驱车去艾奥瓦州他度过少年时代的家中，让他的母亲把他送进医院，因为他认为自己在发心脏病。 　　此后不久，在威斯康星州的一次会议上，彼得森宣布地球的确切年龄为45.5亿年（误差在7000万年之内）。经过几百年的努力，地球终于有了个年龄。 　　虽然地球年龄终于有了定论，但是彼得森的贡献并没有就此结束。由于在研究过程中，样品受污染的事件，彼得森把注意力转向大气里铅含量的问题。他吃惊地发现，有关铅对人体的影响，人们仅有的一点儿认识几乎无一例外是错误的，或者是令人产生误解的――这也不足为怪，因为40年来对铅影响的每项研究，全是由铅添加剂的制造商们提供资金的。 　　彼得森很快确认，大气里有过大量的铅（实际上现在仍有大量的铅，因为铅从来没有消失）其中大约90％来自汽车的废气管。 　　而汽油中添加铅得由一个叫米奇利的工程师说起。 　　1921年，他在通用汽车研究公司工作期间，对一种名叫四乙铅的化合物作了研究，发现它能大大降低发动机爆震。所以，在1923年，美国三家最大的公司――通用汽车公司、杜邦公司和新泽西美孚石油公司――成立了一家合资企业，名叫四乙铅汽油公司（后来又简称为四乙公司），世界愿买多少四乙铅，它就生产多少四乙铅。结果证明，世界的需要量很大。他们之所以把公司称做"四乙公司"，是因为“四乙”听上去比较悦耳，不像“铅”那样含有毒物的意味。 　　其实开工不久，第一线的工人几乎马上出现走路不稳、官能混乱等症状，这是中毒不久后的症状。四乙公司也几乎马上执行一条行若无事、坚决否认的方针，而且在几十年里行之有效。他们的发言人甚至会厚颜无耻地告诉记者：“这些人之所以精神失常，很可能是因为工作太辛苦。”在生产含铅汽油的初期，至少有15名工人死亡，数不清的人得病，常常是大病。确切的数字无法得知，因为公司几乎总是能掩盖过去，从不透露令人难堪的泄漏、溢出和中毒等消息。然而，有的时候，压制消息已经不可能，尤其值得注意的是在1924年，在几天时间里，光在一个通风不良的场所就有5名生产工人死亡，35名工人终身残疾。 　　随着有关新产品很危险的谣言四起，为了打消人们的担心，四乙铅汽油的发明者托马斯.米奇利居然决定当着记者的面作一次现场表演。他一面大谈公司如何确保安全，一面往自己的手上泼含铅汽油，还把一烧杯这类汽油放在鼻子跟前达60秒之久，还不停地声称他每天可以这么干而不受任何伤害。其实，米奇利心里对铅中毒的危险很清楚：他几个月之前还因接触太多而害了一场大病，事实上他除了在记者面前以外决不接近那玩意儿，只要可能的话。（恐怕我们还想向不到，他是另一样对地球产生巨大破坏物质――氟氯烃的发明者。） 　　但即便是如此，彼得森还是需要证据。他需要一种方法，把现在大气里铅的浓度，与1923年四乙铅开始商业生产之前的浓度进行比较。他想到，冰核可能会提供这个答案。 　　在格陵兰岛这样的地方，每年的积雪层次很分明（因为季节温差使得冬季到夏季的颜色稍有不同）。只要往前数一数这些层次，测量一下每一层里铅的含量，你就可以计算出几百甚至几千年里任何时候全球大气里铅的浓度。这个见解成为冰核研究的基础，许多现代气候学的研究工作都是建立在这个基础上的。 　　彼得森发现，1923年之前，大气里几乎没有铅，自那以后，铅的浓度不断地攀升。 　　此后，把铅撵出汽油成了他一生的追求。为此，他经常批评铅工业及其利益集团，而且往往言辞很激烈。 　　这是一场残酷的斗争。四乙公司是全球一家势力很大的公司，上头有很多朋友。彼得森突然发现研究资金要么被收回，要么很难获得。美国石油研究所取消了与他签订的一项合同，美国公共卫生署也是，后者还算是个中立的政府机关呢。 　　彼得森成了一个对本单位越来越不利的人。铅工业界官员不断向加州理工学院董事会成员施加压力，要么让他闭嘴，要么让他滚蛋。杰米.林肯.基特曼在2000年的《国家》杂志中写道，据说，四乙公司愿意向加州理工大学无偿提供一名教授讲席的费用，“如果能让彼得森卷铺盖走人的话”。而更荒唐的是，一个美国研究委员小组被指派来调查大气中铅毒的危险程度，他竟然被排除在外，尽管他这时候毫无疑问已经是美国大气铅问题的主要专家。 　　不过幸好，彼得森从来没有动摇过。由于他的努力，美国最后提出了《1970年洁净空气法》，并于1986年停止销售一切含铅汽油。美国人血液里的铅浓度几乎马上下降了80％。但是，由于铅是一种难以消除的物质，今天每个活着的美国人血液里的铅浓度，仍要比一个世纪以前的人高出大约625倍。大气里铅的含量还在以大约每年10万吨的速度继续增加，而且完全是以合法的方式，主要来自采矿、冶炼和工业活动。美国还禁止在家用油漆中添加铅，正如麦格雷恩所说，“比大多数欧洲国家晚了44年”。考虑到铅的惊人毒性，美国直到1993年才在食品罐头上停止使用焊铅，这是不可思议的。 　　克莱尔.彼得森于1995年去世。令人不解的是，尽管他在半个世纪的时间里坚持不懈，大公无私，取得越来越大的成就，他也没有获得多少名气，甚至没有受到多大重视。我们有理由认为，他是20世纪最有影响的地质学家。然而，谁听说过克莱尔.彼得森来着？大多数地质学教科书没有提到他的名字。最近出版的两本有关测定地球年龄的历史的畅销书，竟然还把他的名字拼错了。2001年初，有人在《自然》杂志里就其中的一本书写了一篇书评，结果又犯了一个错误，令人吃惊地认为彼得森是个女人…… 　　无论如何，多亏克莱尔.彼得森的工作，到1953年，地球终于有了个人人都能接受的年龄。现在惟一的问题是，它比它周围的世界还要古老。 　　而更重要的是，我们从中看到了不只是勤勤恳恳工作的科学工作者，还是对人类无私的作出重大供献的人。或许，他们的处境或许并不是很好，但是就是因为有他们的存在，这个世界才会显得更加美好。希望大家能记住那些对这个世界有贡献的人们，也希望大家能像他们一样对这个社会做出一些力所能及的贡献。