保罗·霍夫曼因对雪球地球假说的科学贡献而获得著名的京都奖

保罗·霍夫曼说,20世纪50年代,他在多伦多的高中不是一个很好的学生。他拒绝做作业没有帮助。他说:“我的时间里还有很多其他更有趣的事情要做。”。他是对的。现年83岁的霍夫曼博士是一位著名的地质学家,也是哈佛大学的名誉教授,他以改写地球历史的关键部分而闻名。周一,他获得了京都奖,以表彰他的成就。

该国际奖项价值1亿日元(约合90万美元),由日本稻盛和夫基金会每年颁发,以表彰其在科学、技术、哲学和艺术方面的杰出贡献。住在维多利亚州的霍夫曼博士是第三位获得该奖项的加拿大人。他与英国物理学家约翰·彭德里和美国舞蹈家兼编舞家威廉·福赛斯一起出席了仪式。但很少有获奖者,无论是过去还是现在,在如此大的画布上工作过。

他最为人所知的是他在雪球地球假说方面的工作,该假说认为,从赤道到两极,我们的星球在不同时期都被包裹在全球冰河时代。进化生物学家推测,这可能为早期动物生命的首次繁荣奠定了基础。如今,雪球地球越来越被科学家所接受,尽管许多细节仍有待解决。但这一说法最初被认为极具争议性,霍夫曼博士说他自己也很难相信。他说:“有很长一段时间,我每天都会问自己,一天很多次,这是否可能是真的。”。让他走上正轨的是证据。

多伦多大学的地球化学家Barbara Sherwood Lollar说,霍夫曼博士是一位出色的科学家,当拼图的碎片不能整齐地组合在一起时,他不会放弃拼图。她说:“需要一个有远见、但也有毅力的人继续解决这个问题。”。“保罗就是这样一个人。”霍夫曼对地球过去的迷恋来得很早,从童年的夏天开始,他就在安大略省卡利登附近的尼亚加拉悬崖上探索。

十几岁时,他加入了多伦多野外博物学家俱乐部,被矿物收藏家所吸引,“因为他们去了实地考察。”在麦克马斯特大学的第一年之后,他遇到了一个关键时刻,当时他正在找一份暑期工作,有人建议他去找安大略省地质调查局局长詹姆斯·E·(Jet)·汤姆森。据霍夫曼博士说,汤姆森“上下打量了我一番,说:‘你坐过独木舟吗?’”接下来是在安大略省西北部一个偏远角落进行为期四个月的地质测绘。

对于一名科学家来说,这是一次宝贵的实践经验。霍夫曼博士说:“这是实时综合、假设和检验的行为。”。“你会去一个露头,根据你的发现,你会试图根据你的概念预测附近其他露头的情况。因为你不能看到它们,你必须决定下一个去哪一个——如果不是你预测的,哪一个对你的想法最具灾难性。”霍夫曼博士的早期职业生涯恰逢板块构造学的发展,这是该领域的范式转变。

到20世纪60年代末,科学家们意识到大陆在移动,地壳被细分为大块,称为板块,这些板块可能会撕裂或碰撞。Hoffman博士于1970年获得博士学位,他在加拿大地质调查局工作,在那里他以推断加拿大地盾是如何从今天的大陆出现在地图上之前很久就存在的地壳碎片中建立起来的而闻名。相比之下,赋予加拿大许多熟悉的地理特征(包括五大湖)的冰河时代要晚得多,也就是数百万年前。

但在岩石记录的深处,有早期冰川作用的迹象。到20世纪80年代,有迹象表明,数亿年前赤道曾有冰川。加州理工学院的地质学家Joseph Kirschvink是思考这一问题的人之一。他知道有一个潜在的反馈回路,在这个回路中,冷却的气候导致两极附近的冰盖变大,并将更多的阳光反射到太空中,使地球变得更加寒冷,直到海洋和大陆完全冻结。Kirschvink博士首先看到了摆脱这种情况的方法:

随着时间的推移,火山爆发产生的二氧化碳会在大气中积聚,直到地球再次变暖,冰层退缩。1992年,他将这一想法纳入了他为一份学术出版物撰写的一章中,并将其称为“雪球地球”。同年,霍夫曼博士因缺乏研究资金而感到沮丧,离开加拿大前往哈佛大学。在那里,他对古代大陆的研究使他探索了纳米比亚,在那里他可以接触到他最感兴趣的时期的岩石。

正是在纳米比亚,他找到了雪球地球的有力证据——现在认为雪球地球发生在7.2亿至6.3亿年前的两个不同时期。尽管雪球地球在当时被视为一个边缘概念,但霍夫曼博士还是坚持了下来。为了充分理解它是如何工作的,他必须超越自己的地质训练,深入研究物理学和气候学,展示可能发生的事情以及它是如何与现有数据相匹配的。霍夫曼博士说:“每当我不明白某事时,我的第一直觉是后退两步,而不是前进两步。”。

霍夫曼博士与哈佛大学同事丹·施拉格合作,为雪球地球建立了一个强有力的案例,该案例在1998年《科学》杂志上发表了一篇具有里程碑意义的论文。麦吉尔大学教授盖伦·哈尔沃森说,这是一个转折点,他当时是霍夫曼博士的博士生,也是该论文的合著者。哈尔沃森博士说:“我没有准备好这会有多大的影响。”。“在那之后的每一次地球科学会议都必须有一个关于雪球的会议。”

这也遭到了同事们的强烈反对,但随着时间的推移,雪球地球的证据仍在不断增加。霍夫曼博士现在是维多利亚大学的兼职教授,他说他现在的主要任务是完成一本书,该书对雪球地球及其影响,特别是对生命的影响进行了全面的科学概述。他说,今天多细胞生命形式的微观前体很难在一个被冰覆盖的星球上生存。这种压力应该会留下遗传痕迹。“我想把这一点带给生物学家,因为我认为对这种情况的最好测试将来自现代生物的基因组学。”