【动态】Nature新发布:基于大数据调查结果的地球科学研究前沿

学术   2024-08-26 00:00   湖北  

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来源:中国科学地球科学


一项对全球1100多名地球科学家进行的调查,从30个研究趋势中遴选出10个课题作为研究前沿,为如何应用地球科学来保护地球的未来指明了新方向。

近期,国际大科学计划“深时数字地球”(DDE)与施普林格•自然(Springer-Nature)合作组织了一项调查 。DDE学科组通过分析 40 余万篇研究论文,从中得出 30 个主题的地球科学研究趋势。通过网络将这个调查结果于2024年5~6月份传播给世界各地的广大地球科学研究人员,希望从这30个主题遴选出10个课题作为研究前沿。截至2024年7月31日共收到来自 85 个国家、 1100 多名研究人员的 11000 多张选票,选出了他们认为至关重要的10个课题。完整结果将于 2024 年 8 月 25~31 日在韩国举行的国际地质大会上公布。

意大利博洛尼亚大学地层学和沉积学教授、DDE科学委员会成员William Cavazza说,现在最重要的是获得可靠的科学信息,以帮助指导未来几十年地球科学研究必须做出的“艰难选择”;“这正是 DDE 可以提供帮助的地方,为重新关注人类的首要任务之一提供了坚实的基础”。他还表示,此次调研的规模意味着“结果有着重大的影响力”;“这些主题需要更多的研究”,“目前媒体的报道往往肤浅且耸人听闻”,“公众和决策者需要更多易于理解的确凿数据”。

根据DDE的这项最新调查,“过去、现在和未来的气候变化”是排名第一的研究课题。“碳捕获和储存“和”能源资源”也获得了较高得分,强调了控制温室气体排放相关研究的重要性。Cavazza表示,基于数据的知识可以帮助我们为气候变化主导的未来做好准备,“过去地球的气候变化为未来几十年变暖的世界提供了可能的模型”。地质历史的变化揭示了地球系统(包括大气、海洋、冰、植被和气候)如何对地球碳循环精细平衡的扰乱产生反应。“地球历史上的气候一直以极端变化为特征,其中一些变化可与当下比拟”,Cavazza补充道。

其他进入前十名的主题包括“地球科学中的机器学习与大数据”、“三维地球结构”、“生命起源”以及“自然地质灾害与极端地震”等。美国华盛顿卡内基科学研究院地球与行星科学实验室矿物学家、DDE科学委员会成员Robert Hazen说,“这项调研非常具有启发性,其结果是对地球科学重要趋势富有思考深度的概述。不过,DDE 的数据科学工作必须超越任何一项单一数据调查,并且需要将地球视为一个复杂演化系统”。他补充道,气候变化理应在调研结果中理应占据首要位置,很难找出比气候变化更重要的数据来帮助我们了解我们的星球,了解人类在地球变化中发挥的作用

Hazen教授自己着重于矿物演化研究,他在2022年研究了 5659 种矿物类型,揭示了与其演化形成环境相关的矿物多样性和分布模式。与之前的估计相反,只有三分之一的矿物类型完全是生物过程的结果。动态水文循环是增强地球矿物多样性的一个重要因素,至少有 4583 种矿物(占所有类型的 81%)是通过水与岩石的相互作用产生的,这对生命的演化具有重要意义。Hazen说,矿物质在生命起源中发挥了关键作用,生命和矿物质共同演化了四十亿年;如果不了解固体地球的演变,没有别的方法可以了解地表环境的变化。

国际大科学计划DDE由国际地球科学联合会于 2018 年启动。该计划汇集了世界各地的专业地球科学协会、学术机构和科学家,旨在协调深时数字地球数据,促进数据驱动的发现,以了解地球的演化。深时数据与地球在数百万年的地质时期经历的变化过程有关,包括生命和气候演变、板块运动和地球演变的数据。DDE计划的首要重点是研究地球和其它岩石行星的地壳、地幔和地核,特别是固体地球科学如何为相关地球系统的发展奠定基础。具体来说,该计划旨在整理和提供与物质、生命、地理和气候演化相关的结果。

Cavazza 教授说,“虽然有大量的科学数据,但这些数据分散在众多数据库、出版物、数据存储库和其它渠道中”。他解释说,即使是同一专业的数据也经常使用不同的标准进行记录,这使得比较和整合变得困难,“这种异构数据集需要统一,这就需要 DDE 发挥作用”。通过该计划,将在可访问的中心提供数据,从而深入了解资源和材料的分布、价值以及风险,帮助研究人员更清楚地了解地球的地质历史,同时洞察地球的未来



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地球科学编辑部
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