許多在自然界的物質，例如樹木、珊瑚骨骼、石灰華、與冰雪、湖泊、和海洋的沉積，因四季轉換，形成一年一輪的紋層，稱之為“年輪”。在洞穴中生長的鐘乳石亦常具有細微紋層結構，厚度為幾微米 (10-6 m) 到一、兩毫米 (10-3 m) 不等。科學界及教科書裡，長期以來都假設這些洞穴沉積的微層為年輪，也從輪的數量來求得鐘乳石的可能年齡。
這些洞穴鐘乳石紋層，還記錄了周遭環境過去的變化與氣候訊息。基於年輪研究基礎，過去幾十年來，地球科學家透過具有紋層的洞穴鐘乳石，重建全球各地的近代與古環境變遷歷史。例如，自最後一次冰期 (約兩萬年前) 以來，東亞夏季季風由弱變強的轉換過程，是發生在一萬四千五百年前，為期180年。但鐘乳石微層真的是一年一輪嗎？這些衍伸的重要氣候變遷研究都是正確的嗎？
重新檢視，會發現過去證明洞穴鐘乳石年輪的科學依據，其實是有問題的！首先，鐘乳石紋層非常細薄，定年實驗需要的樣本量，往往涵蓋幾個到數十個微層；再者，過去最好的鐘乳石定年精準度大約是幾年到幾十年的誤差。過去地球科學界，從來沒有仔細地直接針對單一微層進行高精度的定年，來檢測年輪假說的真實性；原因很簡單，因為這是一個不可能的任務！
沈川洲教授主持的高精度質譜與環境變遷實驗室(HISPEC)，以過去專研的鈾釷定年法為基礎，精益求精，自我突破原本已是世界頂尖的鈾釷定年技術，目前僅需要0.02-0.04克的碳酸岩標本，定年精準度可以達到 ±6月。
七年前團隊開始針對一株採自雲南仙人洞23公分的石筍，進行單一微層的高精度定年研究。該石筍，生長約300年，具有清楚的紋層，平均寬度約為1毫米。團隊從31單一微層中鑽取68個小標本進行鈾釷定年分析。結果發現紋層並非總是每年沉積一輪，在不同的數十年區間，有時依年序生長，有時卻出現多輪或少輪情況。這種與氣候環境無關的不規律偽輪與缺輪研究結果，否定了地球科學界對洞穴鐘乳石微層年輪的基本假設。對於過去應用鐘乳石微層年輪，所發現的無數氣候環境變遷成果，都必須重啟驗證的工作！
本研究是由國科會、卓越領航計畫、個人計畫、與臺大前瞻領航計畫的支助下完成。
此詳細的科研成果請參閱2013年9月16日發表全文
“Testing the annual nature of speleothem banding”, 2013, 3, 2633; DOI:10.1038/srep02633。
Website: http://www.nature.com/srep/2013/130916/srep02633/full/srep02633.htm |
