克萊爾·彼得森

克萊爾·彼得森

克萊爾·彼得森(Clair Patterson),地球化學家。1953年利用同位素法最早測定了地球的年齡約為45.5億年。並由於他對來自海洋、大氣中鉛污染的研究，從而使美國政府建立對汽車工業污染控制的標準。克萊爾·彼得森也為此榮獲環境科學世界最高獎泰勒獎(Tyler Prize)。

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克萊爾.彼得森(Clair Patterson),地球化學家。1953年利用同位素法最早測定了地球的年齡約為45.5億年。並由於他對來自海洋、大氣中鉛污染的研究，從而使美國政府建立對汽車工業污染控制的標準。克萊爾.彼得森也為此榮獲環境科學世界最高獎泰勒獎(Tyler Prize)。 　　說起這段歷史，本身也極具傳奇色彩。 　　

在克萊爾.彼得森所處的那個時代，地質學並不是什麼熱門學科了。對於測定岩石年代的問題，世界上幾乎所有人都不報希望，這項探索甚至處於停滯狀態。而在此首先做出突破性貢獻的是英國教授阿瑟.霍姆斯。 　　

阿瑟.霍姆斯在研究工作中使用的方法，其實在理論上並不複雜，就是利用了我們熟知的元素的半衰期來對岩石的年代進行測定。他去測定了鈾衰變為鉛的比率以此測定岩石的年代，從而他希望能測定地球的年齡。但是，當時霍姆斯有許多困難需要面對，不僅僅是技術方面的難題需要克服，甚至是生活上的困難也經常困擾着他——資金嚴重短缺，有時候甚至為了養家糊口不得不完全停止學術工作。但是就是在這種艱苦的條件下，他還是在1946年就較有把握的宣布了地球至少已經存在30億年，而且很可能還要長。這是一項相當了不起的成就。不幸的是，他又一次遇到了巨大的障礙：他的科學界同行們非常保守，對他的成就拒不承認。儘管許多人儘管樂意讚賞他的方法，卻認為他得出的不是地球的年齡，而只是組成地球的材料的年齡。 　　

而就在這個時候，芝加哥大學的哈里森.布朗發明了一種統計火成岩（即通過加熱形成的岩石，而不是通過沉積形成的岩石）里鉛同位素測定的新方法。他把它交給了年輕的克萊爾.彼得森，作為他的畢業論文項目。他向彼得森保證，以他的新方法來測定地球的年齡會"易如反掌"。實際上，這項工作花了幾年時間。 　　

有此後的7年時間，先是在芝加哥大學，後在加州理工學院（1952年遷往那裡），他在無菌實驗室里埋頭苦幹，仔細選擇古老岩石的樣品，精密測定裡面鉛/鈾的比例。 　　

測定地球年齡的問題在於，你需要有極其古老的岩石，內有含鉛和鈾的晶體，其古老程度幾乎與這顆行星一樣，而真正古老的岩石在地球上是很難找得着的——由於板塊構造。因此彼得森只能在材料非常有限的情況下把這一切搞清楚。最後，他突然聰明地想到，他可以利用地球之外的岩石，從而繞開缺少岩石的問題。他把注意力轉向隕石。 　　

他提出了一個很有遠見的假設，結果證明是非常正確的，即許多隕石實際上是太陽系早期留下來的建築材料，因此多少保留着原始的內部化學結構。測定了這些隕石的年代，你也就（接近於）測定了地球的年齡。 　　

然而，通常來說，總是說來容易做來難。隕石的數量不多，隕石樣品也不是很容易能採集到手。而且，布朗的測量方法過分注重細節，需要做很多改進。最大的問題是，彼得森的樣品只要接觸空氣，就莫名其妙地不斷地受到大氣里鉛的嚴重污染。正是由於這個原因，他最後建立了一個消過毒的實驗室——世界上第一個無菌實驗室。 　　

彼得森就這樣幹了7年，才收集到可用於最後測試的樣品。1953年春，他把樣品送到伊利諾伊州的阿岡尼國家實驗室。他及時獲得了一台新型的質譜儀，可以用來發現和測定秘藏在古晶體裡的微量鈾和鉛。彼得森終於得出了結果。他激動萬分，據說他直接驅車去艾奧瓦州他度過少年時代的家中，讓他的母親把他送進醫院，因為他認為自己在發心臟病。 　　

此後不久，在威斯康星州的一次會議上，彼得森宣布地球的確切年齡為45.5億年（誤差在7000萬年之內）。經過幾百年的努力，地球終於有了個年齡。 　　

雖然地球年齡終於有了定論，但是彼得森的貢獻並沒有就此結束。由於在研究過程中，樣品受污染的事件，彼得森把注意力轉向大氣里鉛含量的問題。他吃驚地發現，有關鉛對人體的影響，人們僅有的一點兒認識幾乎無一例外是錯誤的，或者是令人產生誤解的——這也不足為怪，因為40年來對鉛影響的每項研究，全是由鉛添加劑的製造商們提供資金的。 　　

彼得森很快確認，大氣里有過大量的鉛（實際上現在仍有大量的鉛，因為鉛從來沒有消失）其中大約90％來自汽車的廢氣管。 　　而汽油中添加鉛得由一個叫米奇利的工程師說起。 　　

1921年，他在通用汽車研究公司工作期間，對一種名叫四乙鉛的化合物作了研究，發現它能大大降低發動機爆震。所以，在1923年，美國三家最大的公司——通用汽車公司、杜邦公司和新澤西美孚石油公司——成立了一家合資企業，名叫四乙鉛汽油公司（後來又簡稱為四乙公司），世界願買多少四乙鉛，它就生產多少四乙鉛。結果證明，世界的需要量很大。他們之所以把公司稱做"四乙公司"，是因為「四乙」聽上去比較悅耳，不像「鉛」那樣含有毒物的意味。 　　

其實開工不久，第一線的工人幾乎馬上出現走路不穩、官能混亂等症狀，這是中毒不久後的症狀。四乙公司也幾乎馬上執行一條行若無事、堅決否認的方針，而且在幾十年裡行之有效。他們的發言人甚至會厚顏無恥地告訴記者：「這些人之所以精神失常，很可能是因為工作太辛苦。」在生產含鉛汽油的初期，至少有15名工人死亡，數不清的人得病，常常是大病。確切的數字無法得知，因為公司幾乎總是能掩蓋過去，從不透露令人難堪的泄漏、溢出和中毒等消息。然而，有的時候，壓制消息已經不可能，尤其值得注意的是在1924年，在幾天時間裡，光在一個通風不良的場所就有5名生產工人死亡，35名工人終身殘疾。 　　

隨着有關新產品很危險的謠言四起，為了打消人們的擔心，四乙鉛汽油的發明者托馬斯.米奇利居然決定當着記者的面作一次現場表演。他一面大談公司如何確保安全，一面往自己的手上潑含鉛汽油，還把一燒杯這類汽油放在鼻子跟前達60秒之久，還不停地聲稱他每天可以這麼幹而不受任何傷害。其實，米奇利心裡對鉛中毒的危險很清楚：他幾個月之前還因接觸太多而害了一場大病，事實上他除了在記者面前以外決不接近那玩意兒，只要可能的話。（恐怕我們還想向不到，他是另一樣對地球產生巨大破壞物質——氟氯烴的發明者。） 　　

但即便是如此，彼得森還是需要證據。他需要一種方法，把現在大氣里鉛的濃度，與1923年四乙鉛開始商業生產之前的濃度進行比較。他想到，冰核可能會提供這個答案。 　　

在格陵蘭島這樣的地方，每年的積雪層次很分明（因為季節溫差使得冬季到夏季的顏色稍有不同）。只要往前數一數這些層次，測量一下每一層里鉛的含量，你就可以計算出幾百甚至幾千年裡任何時候全球大氣里鉛的濃度。這個見解成為冰核研究的基礎，許多現代氣候學的研究工作都是建立在這個基礎上的。 　　

彼得森發現，1923年之前，大氣里幾乎沒有鉛，自那以後，鉛的濃度不斷地攀升。此後，把鉛攆出汽油成了他一生的追求。為此，他經常批評鉛工業及其利益集團，而且往往言辭很激烈。 　　

這是一場殘酷的鬥爭。四乙公司是全球一家勢力很大的公司，上頭有很多朋友。彼得森突然發現研究資金要麼被收回，要麼很難獲得。美國石油研究所取消了與他簽訂的一項合同，美國公共衛生署也是，後者還算是個中立的政府機關呢。 　　彼得森成了一個對本單位越來越不利的人。鉛工業界官員不斷向加州理工學院董事會成員施加壓力，要麼讓他閉嘴，要麼讓他滾蛋。傑米.林肯.基特曼在2000年的《國家》雜誌中寫道，據說，四乙公司願意向加州理工大學無償提供一名教授講席的費用，「如果能讓彼得森捲鋪蓋走人的話」。而更荒唐的是，一個美國研究委員小組被指派來調查大氣中鉛毒的危險程度，他竟然被排除在外，儘管他這時候毫無疑問已經是美國大氣鉛問題的主要專家。 　　

不過幸好，彼得森從來沒有動搖過。由於他的努力，美國最後提出了《1970年潔淨空氣法》，並於1986年停止銷售一切含鉛汽油。美國人血液里的鉛濃度幾乎馬上下降了80％。但是，由於鉛是一種難以消除的物質，今天每個活着的美國人血液里的鉛濃度，仍要比一個世紀以前的人高出大約625倍。大氣里鉛的含量還在以大約每年10萬噸的速度繼續增加，而且完全是以合法的方式，主要來自採礦、冶煉和工業活動。美國還禁止在家用油漆中添加鉛，正如麥格雷恩所說，「比大多數歐洲國家晚了44年」。考慮到鉛的驚人毒性，美國直到1993年才在食品罐頭上停止使用焊鉛，這是不可思議的。 　　

克萊爾.彼得森於1995年去世。令人不解的是，儘管他在半個世紀的時間裡堅持不懈，大公無私，取得越來越大的成就，他也沒有獲得多少名氣，甚至沒有受到多大重視。我們有理由認為，他是20世紀最有影響的地質學家。然而，誰聽說過克萊爾.彼得森來着？大多數地質學教科書沒有提到他的名字。最近出版的兩本有關測定地球年齡的歷史的暢銷書，竟然還把他的名字拼錯了。2001年初，有人在《自然》雜誌里就其中的一本書寫了一篇書評，結果又犯了一個錯誤，令人吃驚地認為彼得森是個女人……

無論如何，多虧克萊爾.彼得森的工作，到1953年，地球終於有了個人人都能接受的年齡。現在惟一的問題是，它比它周圍的世界還要古老。 　　

而更重要的是，我們從中看到了不只是勤勤懇懇工作的科學工作者，還是對人類無私的作出重大供獻的人。或許，他們的處境或許並不是很好，但是就是因為有他們的存在，這個世界才會顯得更加美好。希望大家能記住那些對這個世界有貢獻的人們，也希望大家能像他們一樣對這個社會做出一些力所能及的貢獻。