解析地球模样

　　文／萧　磊

　　茫茫宇宙无垠，人类有幸在太阳系里一颗美丽的蓝色星球——地球上繁衍生息。现代航空技术使得我们可以从外太空欣赏这颗星球的美丽全貌，那么地球究竟为何会是这个模样？科学家们从不同的学术角度对这个问题进行了解析。

　　南方科技大学副教授胡佳顺在地球动力学、固体地球物理专业领域为我们抽丝剥茧，积极从正面回答这个问题。具体而言，胡佳顺以紧密结合观测数据为特色，通过建立数据导向型动力学模型，吸收来自不同领域的观测约束，以构建逐渐接近真实地球的模型为长期目标，从而更好地阐明各种地质地球物理过程背后的机制。

　　学术思考：构建模型以定“量”

　　科学家们一直将理解地球动力系统的运行机制作为固体地球科学的核心问题。这一问题的解决离不开定性，更需要定量。随着观测技术水平的提高和数据的积累，学术界建立了板块构造理论，为固体地球科学的研究取得框架性认识。但这一框架下的许多重要过程仍处在定性描述的阶段。清晰描述背后机制，清楚认识不同机制的实际贡献，离不开对“量”的客观描述。

　　以往的动力学研究集中于探讨不同因素的关联，以获取一些规律性认识，但对于这些认识能否应用于真实地球却产生了巨大争议。胡佳顺则希望充分利用现今爆发式产生的新数据，期望帮助解决模型缺乏约束、解释不唯一等长期困扰专业研究的问题。

　　按照这一学术思路，胡佳顺长期开展深部地幔及其与岩石圈耦合方面的动力学研究，先后构建了区域和全球数据导向型（包括数据同化模拟）动力学模型，在克拉通演化和俯冲动力学等方面取得了一些新的认识，在动力学研究领域形成了一定的特色。

　　克拉通是大陆岩石圈的核心。通过分析非洲和南美洲板块的地形演化、重力异常、地震层析成像、各向异性、热点轨迹、地幔捕掳体等多种数据，综合数值模拟的结果，胡佳顺提出了一个新的克拉通岩石圈地幔分层结构及演化模型——克拉通岩石圈上层具有较低密度，保持其地质上的稳定性；而下层岩石圈密度较大，可发生破坏、拆层及再次增长。这个模型同时解释了克拉通受改造作用后的演化过程以及其保持长期稳定性的机制，对克拉通结构和演化的研究具有重要意义，获得了国际学术界的认可。

　　平板俯冲的形成机制同样是动力学研究关注的热点。该机制对火山活动、地壳形变和地形沉降等众多构造现象都有非常明显的作用。胡佳顺以南美洲俯冲带为试验场，通过建立区域数据导向型动力学模型，结合地质与地球物理各方面的观测约束，研究了南美洲最典型的两个平板俯冲——智利、秘鲁平板俯冲与地幔对流的模式，在平板俯冲的成因和动力学意义、各向异性的来源及与地幔对流的关系上取得了一些新的认识。

　　相较于以往关于平板俯冲的模拟研究，胡佳顺的创新点在于观测数据与模型预测的直接对比，包括平板俯冲在时间和空间上的同时拟合，更好地约束了平板俯冲各种机制的不同贡献方式。

　　在研究过程中，胡佳顺追求更广视角，进行更深思索，选取更科学的方法，进一步拓展了区域数据导向型模型的功能，将地震波各向异性作为模型约束。他将前人建立的晶格优选方位模拟用MPI 并行化，结合数据导向型地幔对流模拟，计算了对流作用下晶体的塑性变形、重结晶与晶界滑移等过程，得出晶粒的弹性参数，进而计算晶格优选方位，与观测得到的方位各向异性比较，并模拟和对比了横波分裂，详细研究了南美洲各向异性的来源及地幔对流的模式。

　　这两项对比显示了较高的拟合度，证明其模型的科学性。胡佳顺及其团队后续又用这套方法研究了北美西部各向异性结构。不仅如此，胡佳顺再接再厉进一步建立全球数据同化模型，模拟了2.3 亿年以来全球范围内的板块俯冲，在全球尺度上实现了单边非对称俯冲及在一定程度上重现了数亿年以来的全球板块俯冲历史。

　　人生思考：求真务实以报国

　　胡佳顺能够形成自身学术研究特色，从而在学术界崭露头角，离不开他脚踏实地的努力和求真务实的态度，也离不开他实现价值、报效祖国的雄心壮志。

　　南朝刘义庆著有《世说新语》，书中的微言大义深刻影响着后世，其中“小胜靠智，大胜靠德”之句颇受国人推崇。不管是过去还是现在，热爱祖国都是“上善”和“大德”，是国人自发的情感。作为华夏儿女，胡佳顺也一直将学成报国当作自己的责任和义务。

　　胡佳顺本科毕业于北京大学地球物理专业，后来远赴海外，在美国伊利诺伊大学香槟分校获得博士学位。接着，他选择在美国加州理工学院地震学实验室从事博士后阶段研究工作。2020 年9 月，胡佳顺学成归国，加盟南方科技大学，继续开展自己的研究工作。归国后，他于次年入选“中国科协青年人才托举工程”，入选深圳市海外高层次人才“孔雀计划”，其研究得到了政府和高校的大力支持。

　　胡佳顺最新的研究方向是印度与欧亚板块持续碰撞的动力学机制。青藏高原是世界第一大高原，蕴含着丰富的地质资源，其隆升导致了亚热带季风气候的形成。从学术角度分析，运动学重构模型显示，青藏高原的形成是印度与欧亚板块持续碰撞的结果。印度与欧亚板块为何能持续碰撞、青藏高原为何能隆升至今，其背后的动力来源是哪里，是目前尚未解决的重要问题。

　　胡佳顺及学术同行分析，可能的动力来源包括印度岩石圈的俯冲、苏门答腊俯冲带的板片拖拽力、南印度洋的洋脊推力以及地幔对流导致的剪切力。但目前哪个力起主要作用、各个力有怎样的相对贡献还存在很大争议。因此，胡佳顺尝试用全球超高分辨率地幔对流模拟，结合地表的运动学观测，约束各个力的贡献，探讨印度与欧亚板块持续碰撞的动力学机制，从而更好地理解青藏高原隆升的驱动力。

　　在胡佳顺看来，地球虽然无言，但它把曾经的一切都镌刻在内部地壳的岩石上，静候着我们去探索。在发现的过程中，胡佳顺亲自“触摸”这“天地玄黄”“宇宙洪荒”，感受着古老的沉静和变化的沧桑，能够享受一种独有的学术乐趣和美好体验。

　　在实现民族复兴的新时代里，胡佳顺感受到了来自人民的磅礴力量，憧憬着创造历史的辉煌场景，信心满满。他矢志用所学之长为这个伟大时代增添一抹新的靓丽，为深爱的祖国在新发展征程上昂首阔步前行而助力！