从地狱到天堂

( 世界最大也最年轻的活火山—— )

火里来水里去

夏威夷群岛由8座大岛和100多座小岛组成，自东向西依次排开，形成了一个长约2400公里，近似直线的岛链。所有岛的陆地总面积加起来约为1.7万平方公里，比不少国家都大，但在浩瀚的太平洋的映衬下显得格外渺小。

如今超过四分之三的夏威夷人住在瓦胡岛（O'ahu）上，这一点和该岛的地理条件没有太大的关系，主要是因为美国海军选择珍珠港作为太平洋舰队的基地，随后又把夏威夷州的首府设在了火奴鲁鲁市（Honolulu，即檀香山）的缘故。欧洲人登岛前，夏威夷土著大都住在夏威夷岛上，这个岛位于夏威夷群岛的最东端，总面积超过了1万平方公里，比其他岛的面积总和还要大，所以当地人常常称之为“大岛”（Big Island）。

不知道夏威夷土著们是否琢磨过脚下这片土地是怎么来的，但他们显然意识到了火山的重要性。夏威夷神话中地位最显赫的神就是火山女神佩蕾（Pele），据说她是个脾气很坏的女人，嫉妒心极强，稍有不满就把人扔进火山口烧成灰烬。

夏威夷群岛是很多游客心目中的天堂，但这里却也是距离“地狱”最近的地方。如果你想近距离观赏来自“地狱”的岩浆，必须来夏威夷岛，参观一下位于该岛东南端的夏威夷火山国家公园。公园内有一座名为基拉韦亚（Kilauea）的活火山，在过去的几十万年里一直在断断续续地喷发着。事实上，“基拉韦亚”这个词在夏威夷语里就是“喷”的意思，可见这座火山是多么活跃。关于基拉韦亚最早的文字记录始自1823年，而最近的一次喷发则开始于1983年1月3日，自那之后这座火山就一直在不停地喷发，迄今为止已经连续不断地喷了31年，是公认的全世界最活跃的火山。

( 位于夏威夷大岛东南部的基拉韦亚火山夏威夷基拉韦亚火山喷出的岩浆流淌入海的情景 )

提起火山，大多数人大概首先会想到富士山或者乞力马扎罗那样高耸入云的圆锥体山峰，而活火山则很容易让人联想到皮纳图博或者圣海伦斯那样的壮观场景，或者是庞贝那样的大灾难。但基拉韦亚火山完全不同，从火山公园的观景台看过去，游客们只能看见一个直径大约1公里的圆坑，周围地势极为平坦，从坑内冒出的白烟升到了几百米的高空，虽然也很壮观，却一点也感觉不到危险。

“从前游客们可以一直走到坑边近距离看岩浆，但近年来火山口喷出的有毒气体越来越多，公园管理方怕出事，就把路封住了，只允许游客在距离坑口两公里外的观景台看火山。”导游说，“基拉韦亚虽然不会像圣海伦斯火山那样发生大爆炸，但流出的岩浆破坏力还是很大的，我们脚下的土地其实都是不久前才刚刚凝固的火山岩，我们看到的植被也都非常新。”

( 夏威夷火山国家公园内的一处岩浆洞 )

确实，公园里看不到土壤，脚踩之处全是坚硬的火山石，颜色越浅年代越久远，纯黑色的火山岩是几年前刚刚喷出来的，质地坚硬，黄色的也只有几百年的历史，还需要很长时间才能变成土壤。其中黑色火山岩按照外形的不同又可分为两种：一种较为平滑，好像一股股绞在一起的粗辫子，学名叫作绳状熔岩（Pahoehoe）；另一种则完全无规则，像随意倾倒的煤渣，学名称其为渣块熔岩（Aa）。

“这两个词都源自夏威夷土语，因为现代火山学几乎就是从夏威夷开始的。”火山公园的一位工作人员对我解释说，“夏威夷火山公园建于1916年，当年就是为了便于地质学家研究火山而建立的。为了表彰这座公园对于火山学研究所做的巨大贡献，联合国教科文组织早在1987年就把这座公园列入了世界自然遗产名录。”

( 加拿大地质学家约翰·图佐·威尔逊 )

火山公园内有一座博物馆，运用实物、图片和电影等多种形式向前来参观的民众普及火山知识。据介绍，火山的形状主要是由岩浆的成分决定的，富士山和乞力马扎罗等锥形火山的岩浆中硅含量较大，质地过于黏稠，流动性差，好似花生酱，还没流下山就凝固了，于是这类火山就会越堆越高，最终成为一个高耸入云的漂亮圆锥体，学名称之为成层火山（Stratovolcano）。如果这种黏稠的岩浆被阻挡在坚硬的岩石下，其中含有的气体（比如水蒸气）就会被释放出来，压力越来越大，最终冲破岩石的阻挡，导致强烈的火山爆发，产生巨大的破坏力，大名鼎鼎的皮纳图博和圣海伦斯火山就是如此。

夏威夷火山岩浆的主要成分是黑色的玄武岩，其中的硅含量很低，质地润滑，流动性好，不易在山顶形成堆积。其中绳状熔岩刚刚被喷出来时的温度高达1200℃，里面含有的气体也较少，从山上流下来的样子更像蜂蜜，凝结后就成了麻花状。渣块熔岩的温度较低，只有800～1000℃，其中含有的气体成分也较多，形成了很多小气泡，降低了流动性。冷凝后气泡破裂，在表面形成了很多尖刺，如果光脚踩上去会疼得啊啊直叫，这就是“Aa”这个奇怪名称的由来。

( 星空下的毛伊岛哈雷阿卡拉天文台 )

还有一种特殊结构进一步降低了夏威夷火山的高度，这就是岩浆洞（Lava Tube）。原来，喷出的岩浆在流向山下的途中和空气接触，表面遇冷凝结，但底下的岩浆依然很热，于是就形成了一个个具有保温功能的山洞，把炙热的岩浆从火山口顺利地导入山下，进一步避免了凝固的岩浆在山顶堆积。夏威夷火山公园内有一个100多米长的岩浆洞可以进去参观，洞的直径约有4米，内壁光滑，好似人工修建的地铁通道。

所有这些岩浆洞最终都通向了大海，把火山口流出来的炙热岩浆导入了海水中。几年前喷发量大的时候每天都有大量岩浆从夏威夷岛南部的一处山崖流进大海，有关部门专门为此设立了一个旅游项目，带领游客乘船到悬崖对面，近距离观察火与水的直接对话。如今火山喷发的力度小了，岩浆没那么多，流不到海边，这个项目就停止了。不过火山公园把当年的影像资料做成纪录片放给游客看，红色的岩浆像瀑布一样流进大海，海水立即沸腾，冒出的水蒸气柱一直喷到几百米的高空，场面极为壮观。

( 瑞典科学家斯凡特·阿伦尼斯 )

虽然看不到岩浆入海的盛况，入海口还是很值得一去的。山坡上到处可见黑色的绳状熔岩，依然保留着刚刚凝固时的样子。山坡下是一大片黑色的海滩，这是当年流入海中的岩浆凝固而成，这就相当于增加了美国的国土面积。据统计，自1983年喷发以来，基拉韦亚火山已经为夏威夷岛增加了200多公顷的新陆地，但在这一过程中把一段14公里长的沿海公路彻底毁掉了。

任何一个到过此处的人恐怕都会意识到，夏威夷岛就是像这样被凝固的岩浆一点一点堆起来的，这块海滩好似一个时间窗口，把海岛的诞生过程现场展示给世人看。

( “基林曲线”的创制者查尔斯·基林博士 )

接下来一个很自然的问题是，其他那几个岛也是这么形成的吗？要知道，那几个岛上已经没有活火山了，不少岛甚至已经找不到火山爆发过的痕迹了。如果它们都是火山岛的话，为什么太平洋中间的这块地方有这么多火山？这些火山之间是否有某种关联？

夏威夷土著肯定琢磨过这些问题。根据民间传说，火山女神佩蕾诞生在夏威夷群岛最西端的尼好岛（Niihau）上，然后沿着这条岛链自西向东挨个住了一遍，最终定居在了最东端的夏威夷岛上。这个说法很可能源自夏威夷土著的生活经验，任何一个在夏威夷群岛生活过一段时间的人都会注意到，越是靠西的岛上岩石就越松软，山体越陡峭，植被越丰富。换句话说，越是靠西的岛风化的程度越高，年代自然也就越古老，而最东边的夏威夷岛年纪最轻，以至于火山活动尚未结束。

这是个非常有趣的观察，但这个观察是依靠双眼获得的，来自岛民们对于大自然的朴素认识。从这个观察中得出的结论是否可靠？其背后到底有什么科学根据？这些问题光靠经验是无法回答的，必须跳出常人的视角，借助先进的科学技术，对夏威夷群岛来一次从上到下的全方位考察。

“蓝色夏威夷”直升机公司为游客们提供了一个从高空俯瞰全岛的机会。第二天一大早，我和另外三名游客一起乘坐一架小型直升机，从夏威夷岛西岸的科纳镇（Kona）出发，向火山口飞去。从空中俯瞰夏威夷岛，立刻就能看出这个岛的地势确实非常平滑，几乎没有尖峰，和夏威夷其他诸岛形成了鲜明的对比。另外，受来自东方的太平洋信风影响，岛的东部降水量大，几乎全部被森林所覆盖，其中不少是人工林。西部则因为降雨量小而只能生长稀疏的杂草，可以清楚地看见地面上布满了破碎的火山石。

“这个岛相当年轻，只有大约40万年的历史，是夏威夷群岛中最年轻的一个。”飞行员兼导游杰克介绍道，“这个岛由5座火山组成，它们喷出来的岩浆一层一层反复堆积，填平了沟壑，所以整个岛的地势都很平坦。”

岛上有两座高山非常显眼，直升机从两山之间的一条空中走廊穿了过去，舷窗左边，也就是位于夏威夷岛北部的那座山名叫莫纳克亚（Mauna Kea），海拔4205米，是整个夏威夷群岛的最高峰，峰顶还能看到皑皑白雪。舷窗右边那座山名叫莫纳鲁阿（Mauna Loa），海拔4169米，只比前者低36米，但因为坡度较前者更缓，所以看上去比前者矮很多。

“莫纳鲁阿是典型的盾形火山（Shield Volcano），形状好似古代武士的盾牌。”杰克介绍说，“这也是夏威夷火山的典型模样，原因就在于岩浆的流动性特别好，很难堆得很高，只能一层一层地往上铺。”

两座山峰从直升机上看已经很宏伟了，如果再把它们在海平面以下的部分算进来的话，视觉效果肯定更加惊人。声纳探测的结果显示，莫纳克亚山如果从位于海底的山脚下算起，总高度达到了惊人的1.7万米，比珠穆朗玛峰高一倍，是地球上当之无愧的最高峰。莫纳鲁阿山的高度只比莫纳克亚矮一点，但体积比前者大得多，几乎占了整个夏威夷岛的一半。如果把海平面以下的部分都算进来，这座火山的总体积约为7.5万立方公里，是公认的全世界最大的火山。

也就是说，地球上最大、最高和最活跃的火山全都在夏威夷岛上，难怪有人说这个岛是地球上研究火山最好的地方。

直升机穿过空中走廊，前方出现了一条烟柱，基拉韦亚火山口就在眼前了。这根烟柱可不是水蒸气，而是从火山口直接喷出的有害气体，其中绝大部分是二氧化硫。这个火山口每天平均释放出2000吨左右的二氧化硫气，其威力可见一斑。

因为怕中毒，直升机不敢飞得太近，但我还是能清楚地看到火山口内部的情况。原来，在那个直径1公里的大火山口内还有一个直径大约100米的小火山口，二氧化硫气就是从这个小口里喷出来的。飞机上可以清楚地看到火山口内翻滚着的岩浆，发出阴森森的红光，像极了电影中的地狱。

火山口的周围可以看到大片大片黑色的火山岩，仿佛黑色的洪水刚刚流过这片土地。还能看到几块绿色的孤岛，那是这块地方原来的样子，这些绿色植物侥幸躲过了岩浆的侵袭。据计算，自1983年开始喷发以来，基拉韦亚火山喷出的岩浆重新覆盖了超过125平方公里的土地，这些地方原来的植被或者房屋等等自然全都被烧毁了。

要想做到提前预报，减少火山爆发带来的损失，就必须研究一下火山的成因，而这就不得不提到太平洋火山带。人们很早就发现，地球上的大部分火山都集中在太平洋边缘的一条狭窄的环形地质带上。具体说，我们可以从南美大陆最南端开始，沿着安第斯山脉画一条线，再一路向北，穿过中北美洲和美国西部直达阿拉斯加州，然后折返向西，经过俄罗斯北部和日本后再转向南亚，横跨菲律宾和印度尼西亚，最终止于新西兰，这条环线就是大名鼎鼎的“太平洋火圈”（Ring of Fire）。火圈附近竟然包含了452座火山，占了全世界火山总数的80%以上，其中不乏威力巨大的活火山，比如富士山和皮纳图博等等。

为什么会这样呢？答案直到上世纪50年代才逐渐浮出水面。当时的地质学家们得出了一个颠覆性结论，认为地壳不是铁板一块，而是由8个大板块和很多小板块组成，像一块巨大的拼图板。板块之间的相互撞击导致缝隙处地质活动相当活跃，这就给蕴藏在地球深处的岩浆以可乘之机。其中太平洋板块是面积最大的一块，在其边缘的地质活动最为频繁，这也可以解释为什么地球上90%的地震都发生在火圈附近。

奇怪的是，夏威夷群岛位于太平洋板块的正中间，并不在这条火山带上，甚至可以说距离火山带几乎是最远的，为什么这里竟然会出现如此活跃的火山，而且其威力又是如此巨大呢？地质学家们提出了各种假说，但都存在明显的缺陷。

上世纪50年代，海底声纳探测技术日渐成熟，地质学家们利用这项技术发现夏威夷群岛只是冰山一角而已，海平面以下还有数十座海底山（Seamount），和夏威夷群岛连成了一条直线。加拿大地质学家约翰·图佐·威尔逊（John Tuzo Wilson）认为这件事很不寻常，因为大自然中很少有连成直线的地质构造，这样的巧合只可能有一种解释：这一连串火山的成因只有一个。

1963年，威尔逊发表了一篇论文，提出了著名的热点理论。他认为太平洋板块中间有一个位置固定的热源，所有的火山都是从这个“热点”（Hot Spot）开始喷发的，与此同时太平洋板块一直在向西移动，于是新形成的火山被太平洋板块带到了西边，而热点这个位置上又有新的火山诞生。这一过程不断重复，最终形成了夏威夷火山链。

热点理论简洁明了，却能够很好地解释观察到的地质现象，符合科学界的“奥卡姆剃刀”原则（如无必要勿增实体），迅速被国际地质学界认可。此后科学家们又发现了更多的事实，进一步证明了该理论的正确性。比如，1965年有人利用同位素年代测定技术测量了夏威夷火山岩石的年龄，发现确实是越往西年代越久远。再比如，有人测出了太平洋板块的移动速度，得出的数字是每年5～10厘米，这个速度也和夏威夷火山的位置和年代相吻合。更有趣的是，有人用海底声纳探测技术又发现了另一条海底火山链，同样呈直线状，和夏威夷火山链首尾相连，但方向却几乎是南北向的。后续研究证实太平洋板块的移动方向确实发生过一次转变，一开始向北移动，后来才转向了西方。

综合各种研究结果，地质学家们已经能够大致描绘出夏威夷群岛的诞生和死亡过程。简单说，大约在7000万年前，太平洋板块中心地区的地幔处出现了一个裂口，来自地心的巨大热量通过这个裂口向上扩散，一路上把岩石都熔化了，形成了一根垂直向上的热柱，最终岩浆冲出地壳，在今天的夏威夷岛位置形成了一座海底火山。此后岩浆仍然不断涌出，海底火山逐渐长高，最终冲出海平面，形成了第一座海岛。随着太平洋板块的移动，这座海岛被从热点处移走，新的海岛取代了它的位置，这个过程重复若干次，夏威夷岛链就这样诞生了。由于热点处聚集的岩浆抬高了地势，海岛一旦离开热点便开始走下坡路，再加上风雨的侵蚀作用，使得年代越久的海岛海拔越低，地质结构越脆弱。其中莫洛凯岛（Moloka'i）的北半部分甚至因为一次塌方而在几秒钟内全部沉入海底，在海床上留下了一堆散落的巨大石块。最终所有的海岛都将沉入海中，消失在人们的视线之外。

迄今为止夏威夷热点一共诞生了超过100座火山，其中大约有80座还能看得到，但除了夏威夷群岛之外都已沉入了海底。这一串火山岛组成了夏威夷岛－天皇海山链（Hawaiian Island-Emperor Seamount Chain），这条岛链自夏威夷岛开始先向西再向北，止于俄罗斯东部的阿留申海沟，绵延5800多公里，是地球上最长的山脉之一。

不久前地质学家在夏威夷岛东面35公里的地方发现了一座海底活火山，并利用水下摄影机拍到了深海岩浆和海水接触时的奇异景象。研究显示，这座海底火山大约于40万年前开始喷发，如今已经长到了3000米的高度，但是距离海平面还有975米。地质学家们相信，这就是夏威夷岛链的最新成员，并用夏威夷语将其命名为罗希火山（Loihi）。可惜这个小家伙还需要至少5万年才能浮出海面，成为夏威夷群岛的正式成员。

科学家们之所以花了大量精力研究夏威夷群岛，是为了更好地了解地球的诞生过程。比如，通过对夏威夷岛链的研究，地质学家们进一步完善了板块理论，而且发现板块移动的方向会发生变化。再比如，自从热点理论被提出来后，地质学家们已经在全世界发现了大约25个类似的热点，著名的黄石公园和加拉帕戈斯群岛都是如此。热点处的地质活动和太平洋火山带很不一样，但它们都是改变地球面貌的主要动力，也是预测地质灾害所必须了解的知识。

夏威夷对于人类的贡献远不止这些。科学家们不但关心地下发生的事情，还把目光转移到了天上，并在这一过程中发现了一个很可能危害到全人类的危险信号。

只有站得高才能看得远

夏威夷岛除了基拉韦亚火山口之外，最值得去的地方就是那两座海拔超过4000米的高山。第二天一早，我租了一辆越野车，向山上开去。在夏威夷岛开车，感觉和美国西部几乎没有差别，路况极佳，但车子却很少，可以放心地看风景。不过这里有两个地方和美国大陆不太一样，首先，无论路况多么好，车子多么少，这里的高速公路一律限速50英里（85公里/小时），想来这里飙车的人恐怕要失望了；其次，岛上几乎没有路灯，白天注意不到，一到晚上就非常明显了。

“夏威夷岛不修路灯，为的是不影响莫纳克亚山上的天文台。”导游告诉我，“那座天文台海拔非常高，最后一段是土路，很难开，大多数游客都是跟团上去参观的。”

我不信邪，决定自己开上去。我从机场附近的租车公司出发，先沿着海岸线向北开了一段，然后右转弯上了马鞍路，继续向东驶去。马鞍路是一条新修的高速公路，穿过一大片戈壁滩，沿途能看到不少野牛和野山羊，它们都是当年从岛东边的牧场跑出来的，因为没有天敌，逐渐泛滥成灾。据说喜欢打猎的游客只要交钱就可以拿这些动物练枪法，顺便控制一下种群数量。

我还路过了一个美军基地，看到几架军用直升机，原来这块地方的地貌很像阿富汗，被美军当作了训练基地。

开了一个多小时后，我按照路牌的指示左拐上了一条小路，向莫纳克亚山开去。虽然坡度很陡，但路是柏油的，只要稍加小心并不难开。大约开了20多分钟后，我到达了位于半山腰的游客中心。这里有几个准专业的天文望远镜可供晚上来此参观的游客看星星。游客中心的后面还有几幢房子，里面住的都是在天文台工作的科学家。住在山上一来节约时间，二来可以帮助自己适应高海拔气候。此处的海拔超过了2700米，商店的工作人员建议我至少在此停留半小时，好让身体适应稀薄的空气。我看到一片厚重的乌云正向这边飘来，担心影响视线，就没听店主劝告，继续向山上开去。

就像导游事先说的那样，原本高质量的柏油马路不久就变成了土路，但他没有告诉我的是，这段土路显然被压路机压过多次，基本上是平的，具备一定爬坡能力的普通轿车完全没有问题。

大约又开了20多分钟，我顺利到达了山顶。莫纳克亚山是一座休眠火山，上次喷发是在4600年前了，山顶的火山石已经变成了浅红色，说明其中含有的铁元素已经被氧化得差不多了。因为浅色的岩石不易吸热，所以山顶依然可以看到白雪，而对面那座只矮了36米的莫纳鲁阿山因为刚喷发不久，岩石仍然是黑色的，山顶上没有积雪了。

下了车，我立刻明白这里为什么适合建天文台了。刚才还近在咫尺的乌云此时早已被我甩在了脚下，到了晚上脚下的这片云层正好可以挡住来自城市的灯光。另外，由于水汽都被乌云阻在了半山腰，所以山顶的空气非常干燥，适合进行红外线等长波观测。再加上夏威夷岛的治安和后勤服务良好，交通也便利，所以目前已有来自11个国家的科研机构在莫纳克亚山上修建了13座天文望远镜，把这里变成了全世界最大的天文台，13座望远镜总的通光量比排名第二的加州帕洛玛天文台多15倍，比哈勃望远镜大60倍。

我在山顶走了一圈，明显感觉喘不过气来，4205米的海拔使得这里的氧气含量只有海平面的40%左右，身体不好的人一定很难适应。不过，空气稀薄有利于光线的通透，再加上夏威夷岛地理位置独特，也没有任何工厂，使得这里几乎没有空气污染，大气的组成成分非常稳定，这就为不同波段的天文观测创造了极为有利的条件。

一位美国化学家也看中了这个优点，干脆把自己的实验室搬到夏威夷岛，没想到这一决定最终改变了人类的历史，也让他名垂青史。

要想了解这个人的故事，就必须到对面的莫纳鲁阿山上走一趟。我从原路返回马鞍路，然后向南一拐，顺着一条新修的柏油马路向莫纳鲁阿山顶进发。这是一条单行道，错车时一方必须让出马路。好在很少有游客对莫纳鲁阿感兴趣，所以这条路上车辆稀少，我只遇到了一辆下山的车。

莫纳鲁阿是一座活火山，每隔一段时间就会喷发一次。最近的一次喷发发生在1984年，虽然只持续了不到一个月，但因为火山口海拔太高了，岩浆的势能很大，顺着东坡一直流到了距离希洛市（Hilo）只有7公里的地方才停了下来，形势相当危急。如今山坡上依然可见大量黑色的渣块熔岩，仿佛地狱一般，景色奇特。

沿着单行道又开了一个小时，眼前出现了一排房屋，屋子本身结构简单，好似防震棚，但屋外密布的天线和各种叫不上名字的仪器设备泄露了天机，我知道自己来到了大名鼎鼎的莫纳鲁阿天文台，全世界气象学者的麦加圣地。令人惊讶的是，如此重要的地方竟然连一个门卫都没有，我随随便便地就走进了营地，没费劲就找到此行的目的地。这是一幢奶白色的平房，门口挂着一块铭牌，上书“基林屋”（Keeling Building），下面还画着一条蜿蜒向上的曲线，这条曲线的绘制者就是本文的主人公查尔斯·基林（Charles Keeling）。

基林的故事必须从1827年开始讲起。那一年，发现热传导定理的法国应用数学家傅立叶（Jean-Baptiste Fourier）发表了一篇论文，提出地球的大气层是一个巨大的温室，否则的话地球表面温度不可能有现在这么高。1863年，英国科学家约翰·廷德尔（John Tyndall）第一次指出大气温室效应的真正原因来自二氧化碳对红外辐射的吸收。1896年，瑞典科学家斯凡特·阿伦尼斯（Svante Arrhenius）通过计算发现，如果大气二氧化碳浓度增加一倍，地球表面温度将会上升5℃～6℃。有了这几位先驱者的工作，全球变暖的理论基础就算是确定下来了。

20世纪初期，随着工业化进程加速，科学家们意识到人类活动排放的二氧化碳总量急剧增长，但是他们并没有立即行动起来，因为不少人相信二氧化碳浓度的增加会加速光合作用，提高植物吸收二氧化碳的能力，再加上海洋也会吸收大量的二氧化碳，于是他们猜测人类活动产生的多余二氧化碳很可能被自然界消化掉了。

换句话说，他们认为大气二氧化碳浓度的变化是一个动态平衡的过程，就像跷跷板那样还会回到原点，这个看法已经被证明是错误的，但直到今天在一些不明真相的公众中仍然有一定的市场。

要想知道这个问题的答案，最好的办法就是对大气二氧化碳浓度进行长期跟踪测量，然后进行纵向比较，但大多数科学家都认为，大气二氧化碳浓度的变化幅度是很微弱的，这项工作很可能需要很长的时间才能得出有意义的结果，投入和产出不成比例，便放弃了这个想法，转而去做一些更能出成果的研究。

只有基林是个例外。

查尔斯·基林1928年出生于美国宾夕法尼亚州，1948年在伊利诺伊大学拿到化学学士学位，1954年在西北大学获得化学博士学位。读博士期间他对温室效应问题产生了兴趣，决定毕业后立即着手测量大气二氧化碳浓度。为了让测量数据能够进行纵向比较，他知道自己必须满足两个条件：首先，他必须建立一套超级稳定的测量方法，保证数据的连贯性；其次，他必须找到一个固定的采样地点，能够不受人为活动的干扰。第一个是纯技术问题，经过一番摸索后圆满地解决了。第二个则需要碰运气，而且和经费的多少密切相关。最初他没什么钱，只能在位于加州沙漠的大瑟尔州立公园（Big Sur State Park）进行采样，但这里距离人类居住地还是太近了，显然不是一个理想的地点。

幸运的是，基林的工作被美国海洋学家罗杰·雷维尔（Roger Revelle）博士知道了。雷维尔当时是著名的斯克利普斯海洋研究所（Scripps Institu-tion of Oceanography）所长，是国际上较早开始怀疑海水吸收二氧化碳的科学家。他决定把基林招至麾下，拨出专款支持他的工作。当时美国已在南极大陆设立了气象站，那里虽然是距离人类活动最远的地方，但实在是太不方便了，研究成本过高。于是基林便想到了夏威夷，认为这是一个能够同时满足偏远和方便这两个条件的理想地点。

虽然夏威夷直到1959年才正式成为美国的第50个州，但当时这里早已在美国的管辖范围之内，交通通讯和生活基础设施都已经非常完善了。美军在莫纳鲁阿山有个观察站，并为此修了一条土路直通山顶。基林决定利用已有的便利条件，在莫纳鲁阿北麓海拔约3400米的地方设立一个气象站，每天定期收集大气样本，并就地进行分析，这就是“基林屋”的由来。

此刻我就站在这幢房子的门前，不知敲门硬闯是否合适。正犹豫间，门开了，从屋里走出一位身着便装的年轻人。我上去说明来意，他面露难色，说游客必须事先登记才能进来参观。我亮明身份，把我知道的关于气候变化的知识简单说了一遍，他意识到我不是一般的游客，态度立刻来了个180度大转弯，主动邀请我进屋参观，并指着一台正在工作着的仪器对我说：“基林博士当年使用过的仪器已经被淘汰了，我们现在用的是这台仪器，不过原理都是一样的，得出的数据经过仔细的矫正，和基林当年的数据完全一致。”

这位名叫艾登·科尔顿（Aidon Colton）的小伙子是研究所的一名实验员，他特意从一间小仓库里拿出了基林当年使用过的空气样本收集瓶供我照相，还带我参观了设在走廊里的一个小型博物馆，里面展出了基林当年使用过的那台测量仪。这台仪器外表看上去毫不起眼，但基林正是用这台仪器测出了震惊世界的结果。

让我们再把目光转回到1958年，那一年基林把自己的实验室正式搬到了莫纳鲁阿天文台，并在这间屋子开始了测量工作。他测出的第一个二氧化碳浓度数值是315PPM（百万分之一），这是当天的平均值，因为他发现大气二氧化碳浓度每时每刻都在变化，不过每天的变化规律大致是相同的。

一年后，他又发现大气二氧化碳浓度随着季节的变换而波动，波动方式类似正弦曲线，4～5月达到最高峰，10～11月则跌至谷底。他认为这和北半球植被的生长周期有关系，因为北半球的陆地面积比南半球大得多，植被的覆盖面积也相应地比南半球多很多，导致大气二氧化碳浓度在冬季和夏季略有不同。

这个结果一点都不奇怪，很容易理解。基林真正的价值是在几年后才显现出来的，他发现虽然二氧化碳浓度存在各种规律性波动，但每年的数值都比上一年的同期数值有所增加，这说明地球大气中的二氧化碳浓度确实是一直在上升的，无论是植物的光合作用还是海洋的吸收能力都没能抵消掉人类活动排放出来的多余二氧化碳。

基林把二氧化碳浓度变化做成了一条曲线，这就是大名鼎鼎的“基林曲线”（Keeling Curve）。这是人类所掌握的温室效应的第一个确凿证据，如今大家耳熟能详的“全球变暖”或者“气候变化”等名词，以及各种相关的政策，比如节能减排、可再生新能源和可持续发展等等的实施，都是从这条曲线开始的，可以说这条曲线正在从根本上改变人类的生活方式。

如今这条曲线依然在不停地画下去，是公认的人类历史上持续时间最长的二氧化碳浓度测量。这件事听上去很容易，做起来很难，需要坚强的毅力。上世纪60年代美国政府曾经以“价值不大”为理由停止了对这项测量的资助，美国海洋和大气管理局（NOAA）不得不关掉了设在南极的二氧化碳测量站。但基林坚信这件事很有价值，便写了封公开信向同行们求援，终于募到了足够的捐款，使得莫纳鲁阿气象站在暂停了很短的一段时间后很快就恢复了测量，保证了基林曲线的连续性没有受到影响。

基林博士超级严谨的工作态度和坚持不懈的毅力都是史上罕见的，迄今为止所有的气候变化怀疑论者都没能从这条曲线上挑出任何毛病，只能从其他方面找理由。

“基林博士唤醒了全人类，提醒我们一个危险的敌人正在迫近。不幸的是，虽然如今全世界都知道了节能减排的重要性，但采取的措施远远不够，关于这一点我们是看得最清楚的。”科尔顿指着最新版的基林曲线对我说，“你看，这条曲线不但一直在上升，而且坡度越来越陡，说明上升的速度越来越快了。去年5月9日这条曲线首次突破了400PPM，这是地球二氧化碳浓度近300万年来首次超过这一临界值。”

我参观的那天是北京时间2014年2月22日，当天测得的数值是398.5PPM，但科尔顿相信，再过一个月这个数值肯定会再次超过400PPM。

“根据目前的基林曲线走势，我们预计今年将会有整整一个月的平均值超过400PPM，而明年全年的二氧化碳浓度都将会超过400PPM。”科尔顿说。

“这个气象站距离基拉韦亚火山口不算远，二氧化碳浓度的升高有没有可能是火山喷发造成的呢？”我问。

“这个问题有很多人问过，但大家完全没必要担心。”科尔顿解释说，“首先，气象站的海拔是很高的，一般的烟尘飘不到这里；其次，万一火山烟尘飘到这里，会导致测量结果产生一个跳跃性的突变，我们的测量只取当天的平均值，任何异常扰动都会被清除掉。”

科尔顿还拿来一块用过的空气采样器滤网让我看，原本白色的滤网已经变黑了，原来这些都是从亚洲方向飘过来的煤烟颗粒污染物造成的。空气污染是一个全球性的问题，就连夏威夷这样远的地方都逃不过去。

“我们这个天文台不但测二氧化碳，同时还负责监测很多不同类型的大气污染物，比如一氧化碳、甲烷气、气溶胶和氯氟烃（CFC）等等，这些污染物不但能导致温室效应，还会破坏臭氧层，对地球生态系统带来负面影响。”科尔顿说，“我已经在气象站工作了十多年了，亲眼目睹了人类赖以生存的大气层正变得越来越脏，其结果就是地球气候将会变得越来越不可捉摸。”

确实，只有站得比别人高，才能更准确地预测未来，基林很早就想明白了这个道理。

2002年，基林获得了美国科学奖，这已是他所能取得的最高成就，因为他的工作并不需要太多的尖端知识和超级聪明的大脑，只需要坚持不懈的努力就行了，诺贝尔奖是不会青睐这样的人的。不过，基林对人类所做的贡献却是无与伦比的。斯克利普斯海洋研究所前所长查尔斯·科内尔（Charles Kennel）博士认为，有三次观测事件对科学发展史产生过深远的影响，第一次是对行星运行轨迹的观测，促使牛顿推导出了牛顿三大运动定律，第二次是光速观测，其结果帮助爱因斯坦推导出了相对论，第三次就是基林的二氧化碳浓度观测，促使我们正视气候变化的威胁。不少科学家甚至认为，基林曲线是人类历史上最重要的曲线，因为气候变化将是人类这个物种是否能够顺利地延续下去的最关键因素。

2005年6月20日，基林在一次徒步后突发心脏病去世，享年77岁。他很可能是最近这100年里科学界最伟大的孤胆英雄，在长达半个世纪的时间里一直默默地在远离人群的地方辛勤工作，监测着我们这个地球上最缓慢，同时也是最重要的变化。夏威夷岛为他的英雄行为提供了一个独一无二的绝佳舞台，从这个意义上说，这是夏威夷对于人类文明所做的最大贡献。（文 / 袁越） 天堂地狱