广州地化所发现地球历史C-14含量变化新成因

2014年1月16日，中国科学院广州地球化学研究所“引进杰出技术人才”张兆峰关于“地球历史¹⁴C含量变化新成因”的论文，发表于英国自然出版社的Scientific Reports杂志上。

张兆峰所在合作研究团队，通过高分辨率¹⁴C、碳氧同位素、高精度铀钍等年代学研究方法，分析了采自中国南海的珊瑚样品，详细厘定了公元773年左右Δ¹⁴C激增1-1.5%的过程，发现造成此次Δ¹⁴C增加事件是由数个高强度的脉冲（3-6%）组成，其大幅度快速波动特征完全不同于传统宇宙射线增强所导致¹⁴C含量增加后逐渐递减的特征，并提出此次¹⁴C含量变化很可能是由彗星落入地球大气造成。

彗星中富含氮的化合物，在进入地球大气圈层之前，直接暴露于高强度的宇宙射线中，可通过¹⁴N(n,p)14C 反应形成大量的¹⁴C，其¹⁴C/¹²C比地球大气高几个数量级。当彗星落入大气时，快速烧毁过程中所释放的大量¹⁴C会被海表的珊瑚和日本欧洲的树轮记录下来。这一推断也得到了历史资料的证实：如《旧唐书》和《新唐书》记载，唐代宗大历七年（公元773年）确实出现了非常壮观的彗星天象。《新唐书天文志》：“大历七年十二月丙寅，有长星于参下。其长亘天。长星，彗属。”；《旧唐书》则记载：大历七年十二月“丙寅雨土，是夜长星出于参，其长亘天”（“其长亘天”，表明彗星已进入地球大气范围，而“雨土”则有可能是彗核碎裂造成的）。

这个发现不仅更新了我们对地球历史时期大气¹⁴C含量变化成因的认识，也为研究史前彗星和地球大气作用提供了一种新的途径。同时，该研究成果为珊瑚、石笋、树轮等古气候古环境信息载体的研究提供了新思路和新方向。