★青年人才托举工程入选者系列报道

地球是如何形成的？各种山川、河流、湖泊是如何形成的呢？地球不会说话，但它把自己的故事都“镌刻”在岩石上、“埋藏”在沙滩里，等待我们“阅读”。为了了解地球——我们唯一的家园，一代又一代科学家孜孜不倦，用各种方法进行探寻。随着计算机技术的发展，人们找到了新的探索方法——“计算地球动力学”，利用数值建模，在数字世界“还原”地球演化的全过程。

在中国，这个领域起步较迟，正奋起直追。在研究队伍中，既有在艰难中开拓的老一辈科学家，也有许多有热情、有梦想也有使命感的年轻人。本期，我们请来的嘉宾：南方科技大学助理教授胡佳顺就是其中一员。学成归国的他，具有国际视野，怀揣着对祖国、对学科的热爱，既能沉下心做研究，又能站出来给民众做科普，正努力为我国计算地球动力学领域添砖加瓦。今天，他将为大家亲述成长科研故事，为大家打开一扇窗，带大家了解计算地球动力学如何利用数学和物理追寻地球的“那些年”。

【采访间】

是什么动力驱使您走进地球物理专业？

谈成长：好奇帮我敲开探索之门，数理帮我挖掘未知世界

从小就喜欢数学和物理的我，对世界充满好奇。在求学阶段，在机缘巧合之下，我走进了地球物理专业的世界，良好的数理基础让我轻易掌握了学习的要领。在好奇心的驱动下，我不再满足于课本上的知识，深入研究、探寻未知世界才是我的追求。从光是阅读、到跟着研究员参与实验，到第一篇自己主笔的研究成果发表出来，科研给我带来的成就感、满足感不断提升。记得我的第一篇论文是关于Nazca板块在南美洲下俯冲的形态的。当时已经有很多学者尝试解释这个已经俯冲到地幔的板块为什么会呈现出平缓和陡峭的空间变化，提出了很多理论。一开始读这些假说觉得很新奇，但真正带动我好奇心的还是自己参与其中的过程。当你能用自己的方法验证这些假说，甚至提出自己的假说，让同行看到的时候，就会产生很大的满足感。这就是一个正反馈机制。“潜心研究这个领域，一步步揭开更多奥秘。”正是这种发自内心的满足感，逐步成为我的事业梦想。

探究地球演化之路不好走，是什么让您坚持下来？

谈研究：每段历史都是“拼图块”，讲好地球故事一块也不能丢

我的研究以数值模拟为基础，结合来自地球科学不同分支（如地震学、构造地质、年代学、古地磁）的多种数据，定量地研究板块构造相关的大尺度地球动力学问题，从而来解答地球的演化过程。这样的工作对于人类研究地球过去的故事，了解地球运动对生活带来的影响，预测地球未来的发展趋势非常重要。

然而，地球的过去，我们无法参与，很多的研究都靠解读地球留给我们的“线索”逐步串起来。在这个解读的过程中，有时候我们会走入不少弯路，比如我们在研究夏威夷-皇帝海山链弯折形成机制的问题上，就曾经沿着前人研究成果进行研究走入死胡同，直到我们发现前人研究的漏洞，我们才走出来。这样的过程好比拿着一张旧地图穿越迷雾森林，既期盼，又容易让人沮丧焦虑。但作为科研人员，尤其是这个领域的研究者，我深知：地球的每一段历史都不可或缺，不能因为难就丢下它不管，越是难，越得靠我们静心、耐心走下去，弄通它。因此，对于很多问题的研究，哪怕是卡住，或者研究了很久依然无果，这份使命感都会促使我们走下去。

未来，在这个领域上，您还会往哪些方向进发？

谈愿景：科普研究并举，期望助力壮大科研队伍

计算地球动力学是一门综合性很强、富有挑战性的学科。它同时又是一门年轻的学科，许多重要的问题还有待解决，希望具有发散性思维、热爱地质学或者数理基础扎实、编程能力强的伙伴加入其中。它对我国发展其他领域还是发挥着基础性的重要作用。然而，这个学科在国内的认知度、热度还不太够，接下来，除了继续坚持我的研究方向，我还希望通过多元化的科普手段，吸引更多年轻人关注这个专业，一起探究地球的历史与演化。

【成果展】

他提出多项演化模型，成功解释板块运动机制。在科研领域，胡佳顺现有三个较突出的研究成果。

从南美出发探究俯冲带动力学过程，并推广到全球

他建立了首个以南美俯冲带为中心的数据同化模型，在拟合了地震层析成像、贝尼奥夫带的基础上，系统地研究了平板俯冲的机制及其造成的地质与地球物理响应；结合地幔流场和矿物物理模拟，发现南美大陆下的地震波各向异性主要由俯冲引起的上地幔Poiseuille Flow控制；探究了安第斯山脉形成的机制，提出海沟沉积物俯冲的时空变化是控制安第斯山脉隆起的重要因素；并将数据同化模型推广到全球，建立4D全球俯冲模型。相关成果分别在Nature Communications,Earth and Planetary Science Letters和Earth and Planetary Physics等期刊中发布。

提出新的克拉通演化模型

他提出克拉通岩石圈具有分层结构。上层岩石圈密度较低，粘滞性较强；而下层岩石圈则相对软流圈具有较高密度。下层岩石圈的拆层导致克拉通地形的隆升，而拆层后的岩石圈可以继续冷却生长，导致地形的缓慢沉降，同时保护了克拉通地壳和上层岩石圈的结构。模型解释了白垩纪以来南美洲的Sao Francisco克拉通和非洲南部的Congo和Kalahari克拉通的地形变化、重力异常及深部的各向异性和地震波速异常，同时解释了克拉通在长时间尺度上的稳定性。成果发表在Nature Geoscience上。

首次用动力学模拟成功解释了47Ma太平洋板块运动转向的动力学机制

板块运动快速改变的原因和机制是至今为止尚未解决的一个重要地球动力学问题，他根据古地磁、构造地质等约束，重构了晚白垩纪以来北太平洋区域的板块历史，提出了北太平洋洋内俯冲（Kronotsky subduction）模型，并首次用数值模拟的方式重现了47Ma太平洋板块的转向。结果显示Kronotsky俯冲的消失导致太平洋板块发生30-35°的转向。这一模型的提出完善了北太平洋地区的板块演化历史，有助于解决夏威夷-皇帝海山链弯折的形成机制这一长达数十年的争议性问题。成果发表在Nature Geoscience上。

人物简介

2013年毕业于北京大学地球物理专业，获学士学位；2018年在美国伊利诺伊大学香槟分校获得博士学位。2018年至2020年在美国加州理工学院地震学实验室从事博士后研究。2020年9月加入南方科技大学。已在Nature Geoscience, Nature Communications, EPSL, JGR, G-cubed等国际主流地学期刊发表多篇学术论文。用计算地球动力学的方法来定量地研究板块运动，板块俯冲，俯冲带造山运动，克拉通演化等地质与地球物理过程。2021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” ，2018年获得美国伊利诺伊大学地质系R. James Kirkpatric Award(最佳毕业生奖)和教育部国家优秀自费留学生奖。

记者 | 张文鑫
图片 | 受访者提供

编辑 | 梁丽巧

审核 | 刘肖勇