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地球皮肤的秘密
土壤构成了地表层,是各种矿物、富碳物质、水和空气的复杂混合物.它在生产粮食、净化大气及储存水分等方面都发挥着不可或缺的作用.
人们常常把土壤看作“死气沉沉”的结块的泥土,实际上土壤中生机勃勃,有微生物、小虫及数不清的其他生物.其丰富多样的成分能为各行各业的人提供帮助：沼泽深层土壤为古人类的活动提供证据；沾在鞋子或衣服上的泥土可以帮助科学家寻找罪犯；北极冻土中的一种细菌可能保护着我们的星球……正因为如此,研究人员将士壤比作地球的皮肤.
深入冻土
美国微生物学家珍妮特·琼森正在研究一种永久性冻结的土壤.这种被称为永久冻土的土壤覆盖了北极的大部分区域,占北半球土地面积的四分之一.
近几十年来,人类向大气中排放了过量的二氧化碳及其他温室气体,这些气体将热量“封存”在地球表面,使温度上升,这会导致大面积的永久冻土融化.
永久冻土消失将引发许多问题.
苔原是北极圈内一种由苔藓、地衣、多年生草类和耐寒小灌木构成的植被带,覆盖于永久冻土之上,其土壤固碳是整个地球土壤固碳总量的三分之一.如果永久冻土融化,土壤中的植物残体将腐烂分解,这些植物中固定的碳都会释放,其中一部分会以二氧化碳的形式进入大气.
琼森希望能找出永久冻土中的一种细菌,它能吸入空气中的二氧化碳,并将其储存在地下（整个过程不会引起气温上升）.她说,了解这些细菌的运作机制能帮助科学家找到降低大气二氧化碳浓度的新方法.
追踪罪犯
差不多有20年的时间,苏格兰阿伯丁詹姆斯·赫顿研究所的土壤学家洛娜·道森都埋头研究不同类型的土壤构成.2003年的一天,一名警官来到她的实验室,让她帮忙破案.这名警官想知道,是否可以利用嫌疑犯长靴底部的泥土定位毒品的藏匿点.
道森对土壤进行分析,并与实验室中的土壤样品进行比较,成功地将长靴上泥土中的一种植物分子与一片树林匹配上了.最终,这位警官在道森推测出的树林里找到了毒品.
第一次帮破案的经历转移了道森的科研重心,如今她已是一名法医土壤学家.她在詹姆斯·赫顿研究所的实验室也成为世界上少数利用土壤研究协助破案的实验室之一.
其实利用土壤帮助调查人员找到犯罪现场以及肇事者作案后的去向并不是一个全新的想法,几个世纪以来,调查人员都在利用土壤破案.在阿瑟·柯南·道尔1887年的侦探小说《血字的研究》中,土壤的作用就被陈述出来.其中记录到,通过土壤的颜色,主人公夏洛克·福尔摩斯能将沾在裤子上的泥土与伦敦不同区域匹配起来.
揭示过往
土壤可以帮助侦探寻找犯罪现场,也可以帮助科学家和历史学家了解遥远的过去.
基拉·霍夫曼是加拿大英属哥伦比亚维多利亚大学的一名研究生.作为一名群落生态学家,她通过研究生态系统中不同生物体来更好地理解它们的相互联系.
霍夫曼来到了加拿大沿海热带雨林的沼泽,这片沼泽中的土壤可以追溯到13 000年前.
当水苔死亡并开始腐烂时,会形成一种名为泥炭的土壤.腐烂的植物形成酸性环境,导致湿地中的泥炭分解十分缓慢.因此,沼泽中的泥炭可以保留几千年前的线索.在泥炭中挖掘时,霍夫曼注意到完美的木炭痕迹贯穿于一些土壤层次中.这些木炭就是火的证据.
为知道这些火燃烧的年份,霍夫曼使用了放射性碳年代测定技术.这项技术通过比较两种形式的碳（碳12和碳14）的相对含量来推测时间.其中碳14具有放射性,随着时间推移,它的原子会以已知的速率分解,并转化为碳12.科学家可以利用这两种形式的碳的比例来大致推测出含碳物质的年龄.
霍夫曼表示,通过木炭痕迹和放射性碳年代测定可以证明,加拿大最早的原住民几千年来都使用火来塑造土地.或许为了更好地看见猎物,他们想将土地烧得一览无余.
“当你仔细注意土壤时,就会发现它很特别！”霍夫曼鼓励每一个人探索脚下的土地：“你会开始意识到,小小的一勺土壤中包含着一个神奇的世界.”（据环球科学）
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