新闻动态林莽等-PNAS：放射性硫同位素示踪太阳活动
太阳是太阳系的主要能量来源，控制着地球的气候和水文系统，从而维持地球表生环境的生命活动和宜居性。重建过去的太阳活动历史，对评估异常太阳活动的强度和频率，预测其对宇航员、现代科技通讯和生态系统的影响都有重要意义。高能宇宙射线轰击地球大气可以产生放射性同位素（又称宇生核素，如碳14、铍10等），这些宇生核素存在于地球系统的多个圈层（如大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈、岩石圈等）。由于太阳活动强度可以调节进入太阳系的银河系宇宙射线强度，影响宇生核素在地球大气中的产率（图1），因此我们可以通过测量宇生核素在冰芯、树轮、沉积物等载体中的含量重建过去的太阳活动。
最近，Heaton等（2021）在《Science》上发表综述文章指出，随着碳14加速质谱分析技术的高速发展，高分辨率分析可以精准鉴别年际尺度的太阳活动异常（如太阳质子事件），甚至可以重建地球磁场变化、超新星爆发等行星和天文极端事件。虽然该领域未来有望蓬勃发展，但最近研究发现，不同宇生核素、不同载体、不同区域的记录在同一时期并不一致，造成甚多争论。产生争论的原因之一，是宇生核素在大气中的产生、转化过程和跨圈层的传输、保存过程十分复杂，现今模型难以准确模拟。
针对该问题，中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室、深地科学卓越创新中心林莽研究员提出，被学界忽略的放射性硫同位素（硫35，半衰期约87天）可能是重要的破解手段之一。林莽研究员整合了第24太阳周期（2008-2019年）的大气硫酸盐硫35长期观测数据（Priyardashi et al., 2012; Lin et al., 2016, 2018），发现硫35的长期变化与太阳活动11年周期吻合，证明了硫35是太阳活动的忠实记录者。考虑到2015-2016年是近百年最强烈和持久的厄尔尼诺事件，林莽研究员进一步发现，该极端事件引起的区域大气环流变化可改变近地面的硫35含量，类似的极端气候影响在解读其他宇生核素记录时必须被慎重考虑。
鉴于大气含硫物质对酸雨、人体健康、气候变化的影响，硫在大气科学的研究远比铍等元素丰富和深入，使用大气化学传输模型可对硫35在大气中的转化、传输和沉降过程进行较为准确的模拟。通过硫35观测数据的制约，有望进一步改善模型对铍7、铍10、碳14等宇生核素的大气过程模拟。另外，现今宇生核素产率模型并没有考虑硫35，因此，硫35观测数据可为验证这些核化学模型提供新的制约。林莽研究员建议核化学、大气科学、海洋科学、地球化学等多个领域的科学家联手，构建统一的多圈层宇生核素化学传输模型。该研究对使用宇生核素准确重建过去的天文、地磁和气候事件，预测未来类似的极端事件发生频率和强度，以及评估其对生态系统和人类科技的影响均有重要意义。
图1. 太阳活动影响地球大气放射性硫同位素浓度的示意图。太阳活动强烈（太阳黑子增多）时，太阳风较强，进入太阳系的银河系宇宙射线强度变弱，因此宇生核素产率变小。
研究成果最近以“Cosmogenic radiosulfur tracking of solar activity and the strong and long-lasting El Nino Events”为题，在综合期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》上在线刊出，林莽研究员是论文的第一作者和唯一通讯作者，加州大学圣地亚哥分校Thiemens教授为第二作者。该研究得到国家自然科学基金创新研究群体项目（42021002）、中科院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目（ZDBS‐LY‐DQC035）、南方海洋科学与工程广东省实验室重大专项团队项目（GML2019ZD0308）和珠江人才计划（2019QN01L150）的支持。
