欧阳自远现任中国科学院地球化学研究所研究员,中国科学院国家天文台高级顾问,中国科学院院士,第三世界科学院院士,我国月球探测工程首席科学家,中国科学技术协会委员,贵州省科学技术协会主席,中国矿物岩石地球化学学会理事长,中国地质学会副理事长,中国空间科学学会副理事长,国际环境科学中国委员会副主席,国际岩石圈中国委员会,国际地圈生物圈对比计划中国委员会及国际空间研究中国委员会委员,中国科学院地球物理所、地质所,兰州地质所兼职研究员,北京大学、南京大学、中国科学技术大学,中国地质大学及长春科技大学兼职教授,《环境科学》、《黄金科技》、《矿物岩石地球化学通报》及《地质地球化学》杂志主编,《空间科学学报》,《中国人口?资源与环境》,《南极研究》及《Chinese J. of Geochemistry》杂志副主编;《中国科学》等8种科技杂志编委。
欧阳自远曾经在一次访谈中说过:“《科学家传略》给我的影响较大,特别敬重居里夫人;武侠人物里,我最欣赏乔峰的坦荡大气和家国情怀。” 他积极参与并指导中国月球探测的近期目标与长远规划的制订,具体设计国内首次月球探测的科学目标与载荷配置和第二、三期月球探测的方案与科学目标,是中国月球探测工程的首席科学家,被誉为“嫦娥之父”。
仔细地分析欧阳自远院士所走过的科研道路,不难发现,始终有一条主线贯穿着他的科学研究生涯,即把自己的研究兴趣与国家社会需要相结合,充分地发挥自己的科研潜力。近年来,“重返月球”的热浪又席卷而来,月球将是继地球南极争夺之后的又一个热点。早在20世纪70年代,在从事我国月球样品系统测试分析研究工作中,他已认识到随着技术的进步,月球的战略意义、政治意义、经济意义和科学意义将远在南极之上。于是他及时、系统地整理了月球研究的资料,主编了《月质学研究进展》,为将来我国的月球研究计划作了必要的理论和资料准备。基于目前国际上各空间大国相继推出各自的“重返月球”研究计划,他积极奔走和著文呼吁我国应抓住机遇,迅速组织力量,在较短的时间内开展并实施月球探测,取得第一手资料,深入研究近月空间环境、月球的起源、月球的内部构造、月球的岩石类型、分布与成因、月球和地球(及其他行星)的演化过程的共性和特性、月球有用资源的开发和利用等问题。认识和了解月球,有助于深化人类关于地球、太阳系的起源与演变的认识,可以更深刻地认识地球上发生的各种自然过程,有助于解决人类所面临的环境、资源、灾害等各种问题。目前,他提出的在我国开展“重返月球”的具体建议,已引起政府有关部门的高度重视,这对进一步开展我国天体化学的研究具有深远的历史意义。
欧阳自远院士坚持学习马克思主义唯物论和辩证法,自觉地运用自然辩证法来指导自己的科学实践,尤其对前提假设有着一种特殊的偏爱。他常把地质学这一学科比喻为一棵正在生长着大树,诸如地球的初始化学成分组成是均一的,地球的地质格局是演化的和均变的,这样少数的几个前提假设构成了地质学这棵大树的树根,它们的牢固程度决定了这棵大树的生长、发育和寿命。这些前提假设是地质科学的基础问题,任何时期它们都占据着地质学的前沿位置。这些前提假设的每次变化,都标志着人类对地球的认识前进了一大步。但这些前提假设在地学中往往是作为一种“不证自明”的公理形式出现;学者们自觉不自觉地把它们作为逻辑的起点、科学的信条进行推论和思维。在科学实践活动中,由于对权威的过分崇拜、专业的过分细化、“直线式”的思维习惯及传播知识系统的“填鸭”式操作方式等,大多数科研人员缺乏“逆向”思维和“批判”的精神。研究选题的目的往往是为了验证别人的理论和假说,或者是拓宽别人的理论的应用范围,很少有人关注前人进行科学推论和思维的逻辑起点、前提假设的正确与否。他认为这种研究倾向严重地阻碍着学科的发展。任何一个从事基础科学研究的人员,都应时刻关注着本学科的前提假设:它们是学科发展的最大前沿问题,一旦突破,将对本学科的发展产生全局性的影响。
近年来,他在剖析当代固体地球科学的重大进展时,发现地球科学的两个前提假设:地球的初始化学成分是均一的和板块模式是地球构造的唯一模式,遇到了前所未有的困难。例如:
①通过来自地幔岩石的钕、锶、铅、氧同位素组成及不相容元素的比值与丰度的系统研究,证实了全球的岩石圈与上地幔的化学组成在空间上的不均一性,这种不均一性的起因,用单一的初始地幔或多端元地幔组分的混合、交代过程这一理论难以解释,应寻求新的理论模式。
②地壳化学组成的时空不均一性与地幔化学组成的继承性和互补性的发现,其原因难以用现有的理论来解释。
③全球的矿产时空分布极不均匀,地球上分布着众多的同一矿种或多种矿种组成的成矿密集区,全球的超大型矿床具有点型分布特征;相似的成矿作用在不同区域形成不同类型的矿床或不成矿,而同一区域不同时代的、不同的成矿作用形成不同成因的同一矿种;要探索用新的成矿机制分析上述特征。
④板块构造运动模式运用于大陆内部研究并向古生代、元古代,甚至太古代延伸,企图解释大陆内部的构造演化和地球的构造演化历史,但遇到了重重困难。他深刻地意识到这些问题的症结可能不在于固体地球科学理论本身,而在于建立理论的基础前提假设。
通过深入的思考和研究,结合他几十年的知识积累,构筑了“地球原始的非均一性及地球演化的非均变性及其对成矿和构造演化制约”的理论框架。该理论详细地论述了地球的初始化学成分是不均一的;地球内部热演化具有明显的阶段性,板块运动不能概括地球自形成以来真实的演化格局,地球的演化是非均一和非均变的。从不均一化学组成的星子吸积形成原始不均一的地球出发,结合核、幔、壳的形成过程,从地幔、地壳的化学不均一性,结合构造格局的演化和矿产的不均一性分布,提出了反演地球整体演化的新思路;从地球整体上作为具有相互联系与发展继承性的统一系统出发,从地球的起源过程论述了后期成矿与构造演化的成因联系。
欧阳自远兴趣比较广泛,一生喜欢读书,从自然科学到社会科学,尤其是那些具有独到见解、出奇制胜的科幻和武侠小说。勤于思考,善于总结他人的研究智慧是他读书的诀窍,并能在科研实践活动中加以灵活运用。
1957年,前苏联发射了人类历史上第一颗人造地球卫星。当时,正在攻读矿床学专业研究生的欧阳自远,已敏锐地意识到人类的“太空时代”即将来临,30年甚至50年以后的地质学,必然与探测太阳系的研究成果相联系。他冷静地分析了当时地质学的研究状况后发现,地质学并不深究地球的起源和各圈层的形成演化过程,也不研究元素及元素丰度的起源及其在地球上不均匀分布的起因,更不理睬地球作为太阳系的一员与其他行星演化上的共性与特性;一些局部的认识无限制地被扩展到全球,而缺少整体性、综合性的深刻理解。要加深对上述问题的理解,就必须“脱离”地球去研究地球,“跳”出地球,把地球当成天体中的一个成员,才能站在宇宙空间看清地球。空间科学的发展将使人类在更大的时空尺度里整体性地加深对地球的认识,这是地球科学发展新的生长点。他深感要开拓这片科学的处女地,必须抓紧时机,着手准备,打好基础,开展前期研究。
核试验场和试验前后的地质综合研究
在开始调研这个领域的进展时,他深感当时的知识领域不够宽广,无法适应将要开展研究的领域的需要。于是开始自学天文学、物理学、空间科学等领域的有关知识,同时把研究的触角伸向“天外来客”——陨石。20世纪60年代中期,为了打破两个超级大国的核垄断,1964年初,他接受国防科委的委托,组织了一支多种学科相结合的综合研究队伍,承担我国地下核试验场和试验前后的地质综合研究。提出了地下核试验场的地质地球化学条件,确立了我国第一个地下核试验场。随之,相继参与并完成了第一次、第二次地下核试验、高空核爆炸、触地核爆炸试验等方面的重要研究任务,他和他的小组为祖国争得了荣誉。
第一次地下核试验选定在1969年9月23日0点15分进行。山没有掀顶,地也没有裂开。一年后,欧阳自远率队从地下核试验爆炸中心打钻取样。两年后,重新开挖平洞至爆心位置,欧阳自远再次进去,爆炸的能量还没有散尽,洞里很闷热,他惊喜地看见洞壁上红的、绿的、白的彩带,壮观极了。那是爆炸时岩石熔融形成的岩浆把缝都填补起来了,填得那么严实。取样化验结果表明,指标都达到要求。地下核试验的成功完全证实了原来的预报。
欧阳自远还参加了高空核爆炸、触地核爆炸的相关工作。“219”小组的研究成果,为我国核工业的发展作出了贡献。
两次参与地下核爆炸实验,从1964年到20世纪70年代末,欧阳自远很少回家。好几年春节,欧阳自远都在戈壁滩度过。从事医学的妻子默默挑起了家庭重担。最令人心酸的是,欧阳自远偶尔回家,儿子不认识父亲,跟他妈说,家里来了位不认识的叔叔。
这就是我们的科学家,无私奉献,无怨无悔!
欧阳自远总是说,自己是幸运的。有多少科学家默默无闻奋斗了一辈子,甘愿做铺路石子,他们没有看到自己梦想实现,但他们是怀揣科学理想走向生命尽头的。
通过这些国家项目的研究,加深了他对地球能量与地球演化之间关系的认识。同时,也为他今后从事有关合成矿物学、核爆岩石学、冲击变质学、元素地球化学、核素地球化学、水文地质学、岩石力学、实验地球化学和核子地质学等方面的研究,提供了有效的知识储备。在十几年工作积累的基础上,于1973年出版了《核转变能与地球物质演化》专著。该书在严格的核物理理论的约束下,对地球演化的能量体系提出了一个定量表征的框架。指出地球物质的演化取决于地球内能的产生、传输、积累与释放的过程;地球的内能来源于重力调整、物质相变和核转变(核衰变、重核裂变和低能核反应),核转变能是地球演化的主要能源。同时,根据他的计算,在专著中作出了两点成功的预测:①根据元素起源理论,地球形成初期天然铀中235U的丰度比238U高,在有适当的中子慢化剂存在的条件下(水、碳质)可以产生链式反应。经计算,距今18亿年前天然铀具备产生链式反应的条件,有可能在18亿年前古老的地质体中发现天然核反应堆,越老的富铀地质体,天然铀中235U丰度越高,形成天然核反应堆的几率愈大。后来,在非洲加蓬共和国发现的18亿年前的奥克洛天然核反应堆证实了计算的可能性。②根据元素起源理论的计算,地球形成初期存在着大量短、中寿命的核素,现今已灭绝。通过地壳中的核反应过程,在自然界可能存在如锝(Tc)、钷(Pm)、镎(Np)、钚(Pu)、锔(Cm)甚至镅(Am)等“自然界不存在”的元素。后来,不少学者从事这方面的探索,在自然界发现了一系列的“人工元素”。
天体化学领域研究
欧阳自远院士负责国内地下核试验选场与综合效应研究,爆后验证成功,系统开展各类地外物质、月球科学、比较行星学和天体化学研究,是国内天体化学领域的开创者。
系统开展各类地外物质(陨石、宇宙尘、月岩)、比较行星学、天体化学与地球化学的研究。建立了铁陨石成因假说,吉林陨石的形成演化模式与多阶段宇宙线照射历史的理论;提出地球多阶段转变能的新的演化模式,地质体中宇宙尘的判断标志;补充并发展了太阳星云化学不均一性模式与理论;论证中国K/T界面撞击事件,提出并证实新生代以来6次巨型撞击诱发地球气候环境灾变的观点;论证组成地球原始物质的不均一性、地球两阶段形成与多阶段演化及对成矿与构造格局的制约,提出地球与类地行星的非均一组成与非均变演化的理论框架。近年来,欧阳自远 院士积极参与并指导了中国月球探测的短期目标与长远规划的制订,是中国月球探测计划的首席科学家。
地质领域研究
陨石是太阳系的“考古”样品,是构成地球的初始物质,是太阳系平均化学组成的代表,是孕育生命起源的胚胎,是行星际空间的天然探测器。陨石中铀(U)、钍(Th)、钾(K)、锇(Os)、铼(Re)、铷(Rb)、锶(Sr)、钐(Sm)和钕(Nd)同位素组成的测定与年龄计算,提供了元素的起源、星云形成、星云凝聚、行星形成、撞击事件的一系列时标,给出了太阳系形成和演化的时间序列。
世界上规模最大的一次陨石坠落事件——1976年吉林陨石雨事件,给地质工作者提供了极好的研究时机,我国组织了以欧阳自远教授为首的由全国有关研究单位及高等院校参加的一个全国性联合科学考察组,对吉林陨石进行了世界上规模最大的深入而系统的综合研究,研究内容涉及岩石学、矿物学、 化学组成、有机质、年代学、同位素、热、宇宙线辐射、天体力学、碰撞演化史等方面,并先后与美国、德国、瑞士和日本等国密切合作, 发表了一系列具有国际先进水平的论文(有关吉林陨石论文百余篇)。经过多年的探索,欧阳自远院士在国际上首次提出了吉林陨石多阶段宇宙线暴露模式和吉林陨石形成演化模式。目前在陨石学研究领域该模式已成为一个经典模式,并被各国科学家广泛引用。在陨石系统研究的基础上,顺应科学技术发展的节奏与规律,先后开展了高空(33—38公里)、海底和地层中的宇宙尘,以及月球岩石等地外物质的研究,进而结合太阳系各行星的探测成果,进行比较行星学的理论研究和实验模拟。随着全球变化研究的深入进行,又开展了地球历史中地外物体撞击诱发气候和环境灾变与生物灭绝过程的研究,并从地球原始不均一性的形成与演化探讨全球构造演化与成矿控制。这些自成体系的研究工作,力图构筑起我国天体化学研究的理论框架。随着研究工作的深入和继续,又及时地进行了理论总结和升华。1988年,他完成了著作《天体化学》。正如国际同行专家评价的:“从世界范围的观点来看,这部《天体化学》是独一无二的”、“在西方,还没有在广度和权威性方面可以与之相媲美的著作出版”。
探月领域研究
近年来,他积极参与并指导中国月球探测的近期目标与长远规划的制订,具体设计国内首次月球探测的科学目标与载荷配置和第二、三期月球探测的方案与科学目标,是中国月球探测工程的首席科学家。
1957年,苏联发射了第一颗人造地球卫星,对欧阳自远的刺激很大,他决定从核物理研究转向天体研究。1978年,美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时送给我国领导人一件礼物——仅有1克重的月球岩石样品。有关部门将那块石头送到了研究天体学的欧阳自远这里。“美国去过6次月球,这块岩石是哪次登月采集的?采自月球的哪个地方?对于这些,我们当时都一无所知。我小心翼翼地取了0.5克作研究,另外那一半送到了北京天文馆。希望我们的人民也能亲眼看一看月球的一部分。”欧阳自远接着说:“仅研究这0.5克石头,我们共发表了40篇相关文章,最终我们确认这块石头是‘阿波罗17号’采集的,并确认了采集地点,甚至还确认了石头所在的地区是否有阳光照射等等。”
由于许多国家宣布进行新一轮的月球探测计划,欧阳自远从1994年起就开始向有关方面极力建议开展探月工程项目。
近年来,他积极参与并指导中国月球探测的近期目标与长远规划的制订,具体设计国内首次月球探测的科学目标与载荷配置和第二、三期月球探测的方案与科学目标,是中国月球探测工程的首席科学家。
1957年,苏联发射了第一颗人造地球卫星,对欧阳自远的刺激很大,他决定从核物理研究转向天体研究。1978年,美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时送给我国领导人一件礼物——仅有1克重的月球岩石样品。有关部门将那块石头送到了研究天体学的欧阳自远这里。“美国去过6次月球,这块岩石是哪次登月采集的?采自月球的哪个地方?对于这些,我们当时都一无所知。我小心翼翼地取了0.5克作研究,另外那一半送到了北京天文馆。希望我们的人民也能亲眼看一看月球的一部分。”欧阳自远接着说:“仅研究这0.5克石头,我们共发表了40篇相关文章,最终我们确认这块石头是‘阿波罗17号’采集的,并确认了采集地点,甚至还确认了石头所在的地区是否有阳光照射等等。”
由于许多国家宣布进行新一轮的月球探测计划,欧阳自远从1994年起就开始向有关方面极力建议开展探月工程项目。
在这之前,1992年前后就已有科学家提出了“嫦娥奔月”的想法。当时为了迎接1997年香港回归,有人提出利用运载火箭往月球上发射一个象征中国的铁质标志,将其永远“烙”在月球上。但中央认为,“这完全是从政治角度考虑的,基本上没有什么科学研究价值”,所以最后被否决了。
后来,“863计划”专家组请欧阳自远递交一份正式的探月科研报告。到了1994年,专家组通过了欧阳自远的报告,并且得到了一笔经费。这是中国人花在月球上的第一笔钱。直到2003年底,报告被送进了中南海。2004年1月24日,温家宝总理在报告上签字,国家正式批准了“嫦娥一号”计划的实施方案。
经过从科学目标的确定到工程立项近10年的准备之后,欧阳自远承担了“嫦娥工程”首席科学家的重任。
听欧阳自远谈月球探测的长远规划,让人感到这是一曲神秘的奔月畅想曲。
规划可划分为三个阶段,即:“探”——不载人月球探测阶段;“登”——载人登月阶段;“驻”——建设月球基地,创造可供人居住、生活、工作、实验的条件,进行“驻”月的科学活动。
近期我国的月球探测是不载人月球探测,将分三期实施:
第一期:绕月探测。2007年发射我国第一个月球探测器——“嫦娥一号”月球探测卫星,绕月飞行一年,对月球进行全球性、整体性与综合性探测。除了达到科学目标和工程目标,还要初步建立我国月球探测技术研制体系,培养相应的人才队伍,推动月球探测活动的进一步开展。
第二期:2009年至2015年,对月球进行多次软着陆就位探测,用月球车巡视勘察着陆区域的地形地貌、地质构造、岩石成分与分布,探测月壤层和月壳的厚度、结构,记录小天体撞击和月球地震,开展月基天文观测,这些工作的目的,是为将来建立月球基地收集基本数据资料。
第三期:2015年以后,月面自动采样返回。发射小型采样返回舱,进行就位勘察,采集关键性月球样品返回地球,进行系统深入研究。在完成以上第一阶段三期的工作后,中国的载人登月计划就会全部浮出水面。
欧阳自远院士不仅是位杰出的地球科学家,而且也是我国杰出的科技组织者与管理家。他不仅长期担任科研部门的领导职务,而且还长期担任一些学会的领导职务,现任中国矿物岩石地球化学学会理事长、中国空间科学学会副理事长,还兼有多种学术职务;长期担任《环境科学》、《中国科学》、《科学通报》、《中国人口、资源、环境》、《空间科学学报》、《地球化学》、《矿物学报》、《地质地球化学》、《矿物岩石》、《地质论评》、《科学》、《黄金科技》、《大地构造与成矿》、《矿物岩石地球化学通报》等十余种学术期刊的主编、副主编和编委;兼任北京大学、南京大学、中国科技大学、浙江大学、中南民族大学、上海大学、中国地质大学、长春科技大学、成都理工学院客座教授和贵州工业大学名誉校长;为了我国地球科学的成长与发展,他孜孜不倦、呕心沥血、不辞劳苦、辛勤工作。
从1993年起他又兼任贵州省人大常委会副主任、贵州省科协主席,对贵州省科学事业的发展和西南地区人民脱贫致富事业倾注了满腔的热情。在不同场合,他积极呼吁政府有关部门应对目前中国岩溶集中分布的西南地区正面临着水土流失、石漠化等严重的生态危机和贫困人口集中分布等社会问题引起足够的重视。对这一问题,他进行了较长时间的思考和研究。从科学的角度,他认为这一问题的研究,应充分利用遥感技术动态监测岩溶山区的国土资源与国土环境的变化,采用地理信息系统技术综合国土资源与国土环境的多元信息和社会经济信息,建立国土资源与国土环境的基础空间信息数据库,并进一步形成遥感-地理信息系统-全球定位系统一体化的业务运行系统,为岩溶山区的生态重建、资源合理开发与综合利用,以及脱贫致富提供决策支持。计算机网络与通讯技术的发展,使得信息交流和信息资源共享极为便利。我们应充分发挥网络技术优势,加强岩溶山区的国土资源与国土环境空间信息的科学管理,深入开展岩溶山区跨地区多源信息的综合研究,进一步提高岩溶山区生态环境治理的科学性和实用性。
做官和作科研都很难,但是做人的事情更难。对于天和地我总能够琢磨出规律,实现愿望。但是从做官而言,即使你愿望很好,也要打折扣,这是我感触最深的。