寿命长达100年的海龟，壳上暗藏核污染历史线索

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好莱坞大导演克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）自编自导的新片《奥本海默》已经在国内正式上映，该片讲述了这位“原子弹之父” 研制出美国第一颗原子弹的历程，将“失控的天火”带到人间。自那以来，全球范围内进行的大型核试验超过2000次，对生态和环境都造成了巨大影响，但其中许多却不为人所知。美国科学家们最新研究发现，龟壳上可以储存长达数十年的核污染记录，或许可以帮助我们了解核研究、能源生产和核战将如何影响未来的环境。


虎鲨腹中绿海龟暗藏核污染历史线索
1978年春季的某天，一名渔民在北太平洋马绍尔群岛的埃尼韦塔克环礁周围泻湖中捕获了一条虎鲨。这条鲨鱼连同被它吞下的一只绿海龟的残骸，最后被送进了一家自然历史博物馆。科学家们最近意识到，这只海龟身上似乎隐藏着环礁湖核污染历史的线索。
1952年，世界上第一次氢弹试验摧毁了邻近的一个岛屿，这是冷战初期在埃尼韦塔克引爆的43枚核弹之一。最近，美国太平洋西北国家实验室的考古学家西勒·康拉德(Cyler Conrad)开始调查，这些核爆产生的放射性影响是否被“环境历史学家”海龟记录了下来。
康拉德说：“全球任何发生过核试验的地方都有龟类，这并不是因为龟类（包括海龟、陆龟和淡水龟）容易被吸引到核试验地点附近，而是因为它们几乎无处不在。自有历史记载以来，龟类就是许多神话和流行文化的重要元素。我们人类在地球上繁衍的历史与龟类密切相关。而且，由于龟类向来以长寿闻名于世，所以它们拥有独特的条件，可以用自己坚硬、生长缓慢的贝壳记录人类的发展历程。”


与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员合作，康拉德能够使用许多世界上最先进的工具来检测放射性元素。罗伯特·奥本海默(J. Robert Oppenheimer)曾担任过这家实验室的主任。上周，康拉德的团队在PNAS Nexus上发表的研究报告称，埃尼韦塔克环礁周围泻湖中的那只海龟以及其生活在核实验地点附近的其他龟类，它们的壳里都携带着高浓缩铀，这是进行核武器试验的一个明显迹象。
龟类，生态系统健康的哨兵
龟壳上覆盖着一层由角蛋白组成的盾板，它们与人类指甲的构成相同。这些盾板像年轮那样层层生长，形成美丽的漩涡，每一层都保存着海龟周围生存环境的化学记录。如果动物摄入的化学物质超过了它们的排泄能力，无论是通过食用、呼吸还是接触而来，这种化学物质都会留在它们体内。
一旦化学污染物（包括放射性核素）进入盾板，它们基本上就会留在那里。虽然这些污染物会在树木年轮或柔软的动物组织中扩散，但在海龟体内，它们会被锁在每一层盾板中。每只海龟的龟壳都不同，其生长模式取决于海龟的物种。例如，箱龟的盾板会随着时间的推移向外生长，就像人类的指甲一样。沙漠龟的盾板也是按顺序生长的，但新的盾板会在较老盾板下面生长，重叠形成树木年轮状的轮廓。
由于龟类对环境变化非常敏感，所以它们一直被认为是生态系统健康的哨兵，就像煤矿里的金丝雀。没有参与这项研究的海洋生物学家华莱士·尼科尔斯(Wallace J. Nichols)说：“它们将向我们展示一些紧急问题。”但康拉德的新发现表明，龟类也“向我们展示了过去被忽略的问题”。
核试验场附近龟壳中含有高浓缩铀
康拉德在洛斯阿拉莫斯的团队从博物馆档案中精心挑选了五只龟类，每只龟都对应着历史上不同的核事件。其中一只是从夏威夷檀香山伯尼斯·波阿希·毕晓普博物馆借来的埃尼韦塔克环礁绿海龟，第二只是在前内华达试验场放射性尘埃范围内收集的莫哈韦沙漠龟，第三只甜甜圈龟来自曾生产核武器燃料的萨凡纳河试验场，第四只是来自橡树岭（曾经生产过核武器部件）的东部箱龟，第五只是索诺兰沙漠龟，它是在远离核试验或制造场所的地方捕获的，作为自然参照对象。
在洛斯阿拉莫斯工作期间，康拉德遇到了同位素地球化学家杰里米·英格利斯（Jeremy Inglis），他们很快就成为了合作伙伴。英格利斯知道如何在龟壳中发现最细微的核污染迹象，他们选择寻找铀。
对地球化学家来说，这可能是一个奇怪的选择。铀在自然界中随处可见，并不一定代表着历史上的重大核事件。但是有了足够灵敏的仪器，铀就可以揭示出很多关于同位素的信息，或者说它的原子中含有不同构型的质子、电子和中子的比例。存在于大多数岩石中的天然铀，其结构与在核实验室和核武器中发现的高浓缩铀截然不同。


为了在每个龟壳样本中找到隐藏在正常物质中的高浓缩铀，英格利斯在一间无尘室里穿上全身防护服，以防止其他铀影响其发现，毕竟哪怕头发里的铀含量也足以污染一份样品的图像。英格利斯将这些样品描述为杜松子酒加奎宁水：“其中，奎宁水可被视为天然铀。如果你在被视为杜松子酒的高浓缩铀中加入大量天然铀，你就毁了这种好酒。如果我们用天然铀污染了样本，同位素比例就会发生改变，我们就很难发现正在寻找的线索。”
研究小组得出的结论是，来自历史核试验场或制造场所的四只海龟，龟壳上都携带有高浓缩铀的痕迹。而那只索诺兰沙漠龟从未接触过核活动，它的龟壳中也没有高浓缩铀。
研究人员从三只龟身上收集了大量的盾板样本，这意味着他们可以确定这些龟类是否在其生命的某个时刻摄入了铀，但不能确定具体时间。不过，研究人员对橡树岭箱龟进行了更深入的研究，观察了7层盾板中铀同位素浓度的变化情况，这囊括了这只龟在1955年至1962年之间的7年生命历程。盾板的变化与该地区有记录的铀污染水平波动情况相对应，这表明橡树岭箱龟的壳上有历史核事件的时间印记。即使是新生的盾板，在龟孵化之前就已经生长的那一层，也有从母亲那里遗传下来的核历史痕迹。
或揭示日本核泄漏事故真实生态影响
目前还不清楚这种污染对龟的健康意味着什么。所有这些龟壳都来自博物馆档案馆中保存的、早已死亡的动物。西部生态研究中心专门研究沙漠象龟的野生生物学家克里斯汀·贝里（Kristin Berry）说，评估放射性核素对它们健康影响的最佳时间是在它们活着的时候。贝里没有参与这项研究，但通过进一步的研究，使用圈养龟的对照实验，可能有助于弄清楚这些动物是如何吸收核污染物的。是来自它们的食物吗？抑或是土壤或空气？
由于龟类几乎无处不在，追踪生活在离核试验场不同距离的龟类龟壳中的核污染，也可能有助于我们了解武器试验和能源生产对环境的长期影响。康拉德目前正在分析贝里从犹他州西南部收集的沙漠龟样本，以便更好地将接触放射性核素(如铀)与它们一生中的饮食联系起来。他还希望这些发现能激励其他人研究具有类似软体动物组织的植物和动物，这些组织在几乎所有的水生环境中都能找到。
海龟令人难以置信的迁徙模式，有时会跨越整个海洋，这能够给研究人员提供更多的机会。例如，研究人员可以研究在日本海岸觅食的海龟，2011年日本发生了历史上最强烈地震引发的海啸，导致福岛第一核电站发生核泄漏。这些海龟的寿命长达100年，其中许多可能今天还活着，它们背上可能还留着核灾难的印记。


最近，日本政府开始将福岛第一核电站处理过的放射性水排放到太平洋中，这引起许多科学家和政策制定者的担忧。通过海龟壳，我们可以更好地了解核泄漏事故以及随后的清理工作对周围海洋造成了哪些影响。
几千年来，这些龟类的身体始终在忠实地记录着历史。尼科尔斯说：“无论好坏，它们都会受到我们所做事情的影响。” （文/金鹿）

来源：https://view.inews.qq.com/k/20230902A00WZU00
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