在三年疫情期间，中国科学院和国家自然科学基金委地球科学部做了一件大事情——进行中国地球系统科学发展方向的战略研究。研究方向包括：我们应该往什么方向去研究、做什么样的题目、如何研究。这个工作量是巨大的，召开了13次研讨会，几十位学科带头人一共做了155个报告，全国各地52个单位500多人次参加了这些讨论，最终形成了这一本战略研究报告——《中国地球系统科学2035发展战略》。
地球科学的研究正在转型，这是我们做这个战略研究的重要原因。从前，地球科学的各个研究方向是独立的，比如大气研究就只针对大气圈、海洋研究只针对水圈、岩石研究只针对岩石圈，生物研究只针对生物圈等等。而现在，研究者要研究各个圈层的相互作用（比如地球的内部，地壳、地幔、地核怎样相互作用），把地球作为一个整体来研究，地球系统科学就从现象的描述转到了机理的探索。
这次战略研究的一个重点，就是要呼吁大家防止“欧洲中心论”。因为包括地球科学在内的近代科学都是在欧洲产生的，所以带有欧洲的印记。人们往往把欧洲研究出来的结论认为是普适性的，适用于全球。但是把欧洲的研究结论直接套到中国，这是错的。我们要防止把欧洲的现象简单地搬到亚洲来。
我们提出了三个未来的研究方向，这些都是中国自然条件比较好而且研究积累比较好的：
第一，重新认识海洋的碳泵。海洋的碳泵就是生物泵。海洋生物把大气的二氧化碳吸收到了海水里面，变成了有机碳，这个过程就叫做海洋生物泵。原来对海洋生物泵的认识并不正确，现在要重新认识，因为原来的研究把看不见的微生物和看不见的溶解有机碳都忽略了。海洋的生物中有90%是没有细胞核的微生物，而海水里面的有机碳90%是看不见的溶解有机碳。之前我们只看到了10%看得见的生物和10%的颗粒有机碳，这样的研究是不对的。
现在我们提出，要整体地看待海洋的生物泵，包括生物泵和微生物泵。生物泵和微生物泵是两种机制，产生颗粒有机碳和溶解有机碳，由于生物的演化，这两个比例在变化。比如说，2亿年前，产生了很多新的浮游生物，它们有矿物质的贝壳，有矿物质的骨骼，能把大气里面的二氧化碳更加有效地泵到海底去，因此我们把它称为中生代革命。在中生代革命之后，就形成了很多大套的沉积物，海底的碳的沉积物，比如说厚层的白垩层。在这之后，深海大洋就具有了调节大气二氧化碳的能力。
第二，气候演变的低纬驱动。气候每天在变化，也有长期的变化。比如说，2万年前是有冰期的。为什么有时候有冰期，有时候又没有冰期（间冰期）呢？米兰科维奇学说认为，北纬65度接受的辐射量决定了气候的演变。但是我们现在说这个看法片面了。其实，地球历史上冰盖的演变只占一部分，大部分时间地球上没有冰盖，南北极都有冰盖的现象只有300万年，而地质历史是几十亿年了。所以，我们提出，应该既要考虑冰盖的驱动，也要考虑热带的驱动，我们提出的低纬驱动就是低纬度地区的气候驱动作用。
这个作用中，我们着重来讲水的三相转换。气候会怎么演变，关键在水的三相转换。固态是冰，液态就是水，气态就是水汽。这三相转换时能量的改变才是控制气候的，风其实不是最主要的因素。但是，气态和液态的转换能量更大，固态和液态的转换能量比较小，两者相差7倍。我们如果只看见冰，看不见热带蒸气的作用，那就丢掉了更重要的事情。
第三，构造的演变，这里讲的构造演变是东亚和西太平洋两者之间的共同演化。中国地球科学界中搞气候变化的一般都注意往北看北极，而搞构造变化的往西看青藏高原。其实我们忘掉了太平洋，太平洋在东亚板块底下的俯冲对东亚的构造起了决定的作用。我们这次就是要强调东亚和西太平洋的演变是一道演变的。
这种演变的关键在于西太平洋的特殊性。西太平洋的俯冲带实际上是地球上最大的俯冲带。从20世纪 70年代板块学说产生以来，比较成功的研究是大西洋的洋中脊板块的产生。而西太平洋是板块的结束，就是俯冲到底下去了。所以，我们现在要研究西太平洋的故事，实际上就是要研究板块学说的“下集”。大西洋是“上集”，是它的产生，太平洋是它的“下集”，是它的终点。我们要重新理解西太平洋的俯冲是怎样进行的，它在板块学说中有什么样的地位，我们再来撰写全面的板块学说。
我们为什么花这么大力气进行战略研究呢？因为地球系统科学是一次学科的转型。19世纪从神创论到达尔文的进化论，20世纪从固定论到活动论（也就是板块学说），而21世纪就是要从描述性的地球科学转变到将整个地球一道来看的地球系统科学。
中国正好在这个时候也在转型。中国的科学要从发展中国家的原料输出型向发达国家的深加工型转变。所以这次的任务是很重的，我们这个报告实际上就是挑战欧洲中心观的一个指南，给老师们、同学们指出来往什么方向进一步去研究。这本书一共250多页，但是里面引用了800多条文献，1/4的篇幅都是放在文献上的，这样可以让研究者和同学们根据这本书来寻找自己的研究方向，去寻找合适的文献往下钻研。欢迎大家来认真看这本书。
原标题：《汪品先院士：中国地球系统科学的3个突破方向》
来源：科学大院
作者：汪品先
编辑：诸鹏飞
审核：盛捷