石花洞石笋会“说话”是怎么回事？

人类长久以来的观测显示，使用现代仪器进行温度观测的时间跨度不过400年。若要探究更远古时期的地球温度变化，我们必须借助自然的年轮记录，如树木的年轮或是石笋的年层。这一切究竟是如何实现的呢？科学家们是如何发现石笋也能“说话”的呢？

让我们聚焦于石花洞中的石笋。如同树轮和冰芯一样，洞穴化学沉积物同样承载着气候变化的秘密。早在1960年，一位美国科学家便运用碳14定年法证实了溶洞中的厚钙板堆积层是逐年生长的。由于影响钙板厚度变化的因素众多，它难以用于解释古气候的变化。相较之下，由滴水形成的石笋则具有记录年生长层的潜力。要在石笋中识别出年生长层并非易事。对于沉积量微小的石笋而言，碳14定年法曾面临精度上的挑战。

直至1993年，英国科学家运用热电离质谱仪对采自英国的石笋进行了系定年和微生长层计数对比，这才确认了石笋的年生长层。我国对古气候研究有着重要贡献的刘东生院士在20世纪80年代就已认识到洞穴沉积物的古气候研究价值。在他的引领下，我国培养了首批专注于高分辨率石笋古气候定量重建的研究人员。北京石花洞的石笋微层的发现，正是在刘院士团队的努力下取得的成果。

这项研究为我们提供了一种了解过去大气温度的新途径。虽然人类使用仪器观测并记录温度的时间仅400年，但通过自然物的生长年轮或沉积年层，我们可以重建更长时间的温度记录，这被称为“代用温度记录”。目前，世界上最长的石笋逐年温度记录诞生在北京的石花洞，其长达2650年。这不仅是中国最长的逐年温度记录，也是世界上最顶尖的三个“温度代用记录”之一。