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做固體地球物理學研究,陳凌真是太喜歡了。炙熱的沙漠、起伏的山谷、山間的白云、溪邊的野花……生命的維度在與大自然的一次次互動中拓寬了。
陳凌是中國科學院地質與地球物理研究所(以下簡稱地質地球所)研究員。她經常對學生說:“做地學研究是最好的職業。”
跑野外,危險如影隨形。去年2月,河北突降大雪,陳凌和團隊恰好在狼牙山上檢測地震儀。下山途中,車子突然打滑,瞬間反沖180度,車屁股徑直轉向了車頭方向,撞歪了懸崖邊的護欄,差點墜入懸崖。類似的驚險場景在華北、青藏高原乃至國外地質考察中都發生過。不過,這絲毫沒有動搖這份職業在陳凌心中的“瀟灑”。
她二十余年如一日持續深耕固體地球物理學研究領域,開創性利用天然地震密集臺陣探聽地球內部“脈搏”,率團隊解鎖火星雷達“密碼”,“透視”火星淺表地層,取得一系列創新成果。這讓她獲得了“中央和國家機關三八紅旗手”稱號。
一條女性罕至的路,她踏出自己的足跡
“固體地球物理學研究,就像給地球做‘CT檢查’。簡言之,就是借助地震波、重力場、電磁場等在地表觀測記錄的數據,‘透視’地球淺表直至幾千公里之下的地核,推斷地下的結構、性質和時空演變過程。”陳凌解釋說。
陳凌在陜西寶雞長大。1989年中學畢業后,她被“地球與空間科學”這個極具交叉性的學科名稱吸引,以優異成績考入中國科學技術大學。彼時,她并不知曉,這個領域幾乎是男性的天下——班上24名同學,僅有3名女生。
五年制本科,大三開始專業課學習,她是班上唯一主動選擇地球物理專業的女生,另外兩名女生則選擇了空間物理專業。正是出于興趣,陳凌才選擇了這條女性罕至的路。
1994年,陳凌本科畢業后被保送至中國地震局地球物理研究所攻讀碩士和博士學位,師從陳顒院士。2002年底,她進入地質地球所從事博士后研究并工作至今,聚焦用天然地震透視地下結構和物性。
一直以來,人工源放炮和天然地震是了解地球物理結構的常用手段。前者成像精度高,但探測深度淺,只能探測10公里左右的淺部結構,且1公里成本可達上萬元;后者覆蓋面廣、深度大,但精度較低。
能否借助高密度天然地震觀測,提高地下不同深度結構的探測精度?
面對這一問題,陳凌開發出一種新的天然地震密集臺陣結構成像方法。“簡單來講,就是將地震勘探中發展成熟的反射波偏移成像思路和技術,引入天然地震數據中不同信號的分析處理中,獲取地下復雜結構的高分辨率圖像。”她向《中國科學報》解釋說。
她帶領團隊采用新方法,建立了高精度華北克拉通巖石圈厚度分布圖,為探究華北克拉通破壞機制提供核心觀測依據,也為地震危險性評估提供全新科學支撐。她還在2012年率隊走出國門,在伊朗高原開展三期流動地震臺陣觀測,6年間往返中伊兩國16次之多。
“跑野外、做觀測,有時很辛苦,也會遇到危險。”陳凌坦言,他們在伊朗的沙漠里冒著六七十攝氏度的高溫作業,一位同事鞋底都熔化了,幸好帶了備用鞋。有時流動沙丘把建好的地震臺址掩埋了,他們不得不趴在沙丘上挖坑。他們晚上在沙漠中進行觀測,還差點兒被誤認成走私犯。還有一回,他們在伊朗北部的厄爾布爾士山上考察,下山時剎車失靈,旁邊就是懸崖,幸虧司機經驗充足,一點點往下蹭,最后才化險為夷。
跨越星球,破解火星雷達“密語”
2021年,陳凌的科研生涯迎來一次重大跨越。那年8月,中國首次火星探測任務“天問一號”的科學數據開始向全國科研單位公布,地質地球所第一時間開展火星研究動員會。陳凌被委以重任,擔任火星內部結構任務組組長。
“祝融號”火星車在103個火星日、長達1171米的行程中獲得的低頻雷達數據,為了解火星地下結構提供了契機。“雷達會向地下發射電磁波信號,其反射的信號被接收器接收,我們要做的就是用這些信號去‘看’火星的地下結構。”陳凌說。
這是我國第一次開展火星雷達數據分析,挑戰巨大。一方面,雷達是電磁波,其自身特性決定了信號能量會隨深度增加呈指數衰減趨勢,深層信號能量極弱;另一方面,火星表面多碎石塊,能產生強烈散射干擾,造成雷達信號信噪比極低。“火星雷達就像‘近視眼’,沒辦法看清深層結構。”陳凌說。
為破解這個國際難題,陳凌帶領任務組反復討論,最終確立了13個步驟的信號處理流程,成功解鎖了雷達“密碼”,獲得了高質量雷達反射圖像,首次實現了火星淺表80米高精度結構探測,為了解火星水活動提供了重要科學解讀。
“作為國家戰略科技力量,中國科學院具備集中攻關的顯著優勢。所里一聲令下,大家就會毫不猶豫地把手頭的其他工作暫時放下,全身心集中精力干好這一件事。”陳凌說。
“誰謂山高,踏而攀之”
談及此次獲獎感受,陳凌表示:“這是對過去努力的認可與鼓勵,更是對未來的鞭策。”
陳凌認為,做科學或其他任何事,男女并無本質差別,關鍵是充分發揮每一個人的長項。“就拿野外流動地震臺陣工作來說,女生力氣較小,在挖坑、攪拌水泥等需要體力的工作上,效率會低一些,男生就可以多承擔一些。而在操作儀器、布線等對精細度要求較高的工作上,女生則可以發揮自身優勢,多貢獻力量。這樣,整個團隊的工作效率會大幅提高。”
陳凌深知科研道路充滿荊棘,年輕人在這條道路上會面臨諸多挑戰與壓力。她總是不遺余力地以自身經歷鼓勵后來者:“每個人都會遇到困難,只要咬緊牙關挺過去,再回首,就會發現曾經的困難微不足道。”
陳凌還從《詩經》中汲取靈感,精心創作了一首小詩用以激勵學生:“誰謂山高,踏而攀之。誰謂水廣,征而跨之。誰謂路遠,持而達之。”
“只要堅持,就能跨越艱難險阻。這個過程其實挺值得去享受的。”陳凌說。
(原載于《中國科學報》?2025-03-31?第3版?綜合)
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