科研是探索未知的边界

王楠

一张灿烂的笑脸，齐肩的头发软软地落下来，南方姑娘的温婉美丽和科研人的果敢、严谨巧妙地在她身上交融，这是姚炜琪给人的印象。姚炜琪是南方科技大学海洋科学与工程系助理教授、博士生导师，采访中她谈起自己的科研初衷：“我研究海洋，地球70%都是海洋，但人类对它知之甚少。科研不仅能满足我的好奇心，更是在探索未知边界，与人类命运息息相关。”

追踪来自古海洋的微小信号

姚炜琪关注新生代至今多时空尺度下的古海洋和古气候，尤其是极热时期。约5500万年前，古新世—始新世地球突然发生了气候快速变暖，在这持续20万年的极热时期，巨量注入海洋系统的碳排放，导致海洋酸化、大洋脱氧、大量底栖有孔虫灭绝。以古为镜，将今论古。极热时期碳排放总量接近现代社会的碳排放预测值，是研究未来气候和地球系统变化的重要地质案例。在全球变暖背景下，姚炜琪希望自己的研究为当下和未来气候暖化环境下的地球系统变化给出一些参考和启示。

2018年，27岁的多伦多大学地球科学系在读博士生姚炜琪一直在研究长时间尺度古海洋环境反应。数据测试时一个小小的信号突然闯进她的视线：极热时期，海水硫同位素信号在10万年内发生了千分之一的正偏移并快速恢复。理论上，这一时期的硫同位素信号应该非常稳定不会发生改变。古海洋化学的示踪指标，能够反映生物地球化学过程对气候和构造变化的响应与反馈机制，及其对生态系统的影响。根据这个微小的信号异常，姚炜琪接连提出了三个假说，并用建模验证了其中一种的可能性，最终这一成果投稿到《科学》杂志，半年后被顺利刊登。她发现，古新世—始新世极热时期，海水含氧最小层出现大规模脱氧的现象，氧气的减少促进了以硫酸盐为食的细菌繁衍，这些细菌会生成有毒物质硫化氢，继而影响鱼类的食物链。

小时候，姚炜琪常常在海边捡贝壳、游泳，对大海亲近又熟悉。姚炜琪本科在中山大学就读的海洋专业，彼时是报考“冷门”，班上多数同学是被调剂过来的。海岸、洋流、大气、生态渔业……接触专业知识后，姚炜琪发现海洋专业远比她想的复杂。大三细分专业前，老师们讲解了各自的科研方向，其中一位老师提到了可燃冰，这种蕴含天然气的燃料仍在海底沉睡，亟须科研探索。她为此着了迷，决定研究海洋生物地球化学循环和气候变化。因为喜欢，姚炜琪的专业课学得极好。学习上的得心应手，让姚炜琪越来越感到自己和海洋专业契合，对这片神秘的蓝色领域进行科研探索的想法在她的脑海里逐渐清晰。

确定专业方向后，姚炜琪参与了一项“南海天然气水合物自生物矿物学和地球化学示踪特征”的课题。水合物是当时海洋领域的研究热点之一，但多数研究关注甲烷和碳循环。这个课题让姚炜琪第一次接触了硫循环、各种含硫矿物以及与碳循环之间的紧密耦合关系。循着硫循环的研究方向，她申请了多伦多大学的硕士，导师Ulrich G.Wortmann教授是这方面的专家。“求学阶段是影响一个人世界观、人生观和价值观的重要时期，我很想出去见见世面，拓宽视野。”出国前，父母叮嘱她：“出去学一些真本事，回国作贡献。”

一条做了三年的曲线

出国求学第一年，她“太崩溃了”。课上的内容用录音笔录下来，课下再花两三倍的时间弄懂。多伦多冬季气温低至零下30摄氏度，雪厚厚地铺满整个校园，生长于南方的小姑娘姚炜琪起初觉得下雪非常浪漫，后来才发觉还要挨过漫长的寒冬和凛冽的风。实验需要严格控制时间，姚炜琪时常在凌晨1点关掉整栋楼实验室最后一盏灯，把自己严严实实地裹进羽绒服再往回走。黑暗中风声呼啸着穿过校园古堡，间或夹杂着汽车经过的声音。高高的路灯散发微弱的光芒，积雪融化后湿漉漉的小路上，她一个人走得飞快，担心有意外，紧紧地抓住口袋里的手机。

姚炜琪回忆起幼时学电子琴的经历。对越往上考级难度越高的电子琴，她曾动过放弃的念头，父亲告诉她：“这是你自己的选择，不能遇到难题就退缩，得坚持下去。”后来她咬咬牙考到了最高等级。多年后姚炜琪感觉出国读书“很辛苦不想再坚持了”，父母依然回答她：“这是你自己的选择。”

在多伦多大学刚读了四个月的硕士，导师就看到姚炜琪的科研潜力，表达了希望她留下来读博的想法。博士申请截止日期临近，但犹豫的她迟迟没有提交申请，导师看着她的眼睛说：“现在提我会马上通过。”在做选择的关键时刻，被导师“推了一把”，姚炜琪有了坚持下去的信心。

这位连姚炜琪的父母都视为女儿伯乐的导师，从不会为她的研究结果给出所谓的“正确答案”。姚炜琪曾经花了三年重建3000万—6000万年前海水硫酸盐的硫同位素记录，仅数据测试就已经积累了两年。但奇怪的是，她的结果与加州大学圣克鲁兹分校Adina Paytan教授1998年公開发表的记录存在明显偏差，这位学术前辈兼好友是该记录的首位发现者。姚炜琪不明白为何二者存有差异，导师很坚持：“数据点测出来就要想办法给出解释，而不是解释不通就直接扔掉。”思路一点点被导师“怼出来”，为了找出数据背后的意义，后续她做了许多次补充实验，证明了新记录的可靠性。原来，之前的论文中一个站点的沉积物受到了成岩作用的影响，从而影响了原始海水信号的解读，使得原曲线预测波动剧烈，而她的曲线则更为平缓。姚炜琪的发现，也校正了一项经典 研究。

批判性思维的学术训练，练就了姚炜琪“自己怼自己”的能力。每每产生新的想法， 她会不断反思，用排除法消灭其他的可能性，再想尽办法佐证自己的设想。人类为科学发展的努力探索，无限趋近于真理。姚炜琪认为，许多文章阐述的观点，是研究者在一段时间内得出最合理的结果，不一定绝对正确。

年轻的“90后”学术导师

博士后进站前，抱着了解国内的学术进展和学术交流的想法，姚炜琪参加了南方科技大学主办的一个学术论坛。她的报告甫一结束，南方科技大学就发来邀约，请她出站后过来做PI（研究员）。面朝南海、连接太平洋，深圳凭借得天独厚的地理位置，向海图强建设海洋中心城市。在南方科技大学这片开放的学术平台上，围绕深圳这座城市对海洋的科研需求，又能做自己关心的研究，姚炜琪没再考虑其他机会。

得益于南科大和国际接轨的科研体系，像姚炜琪这样的青年科研学者一入校就有博士生、博士后招收指标，很快便能组建自己的科研团队。做了PI的姚炜琪接触了许多以前没想过的工作，比如建设实验室、管理科研经费等等。她笑着说自己为此“恶补”了一些管理学、金融学的知识。资历颇深的研究员的团隊、科研思路等方方面面相对成熟，缺少经验可能是青年人最大的劣势，“大家都是这样过来的”，姚炜琪相信，坚持努力，时间的力量可以弥补一切。

从前埋首实验室的日子里，姚炜琪看到周围的科研工作者并不急着出成果，只一心做好自己的事情。准聘转常聘的压力不是没有，她更为在意的，是理解数据背后的意义。“慢工出细活”，稳扎稳打比急急忙忙做出来的成果更完整。她笃信，每一点微小的进步都是推动她向科学深处拓展的动力。“科研就是要研究和发展，做有意义的事。”

南科大实行本科生导师制，本科生可以在大二大三时根据自己的兴趣，自由选择设计毕业课题的导师。2021年秋季的海洋系本科生大会上，姚炜琪成了两名本科生的学术导师。姚炜琪让他们旁听组会，特意把时间安排在俩人没课的时候。“90后”学术导师刚刚褪去学生的青涩，对学生的需求更容易产生共鸣。为自己科研团队的成员设计课题，姚炜琪花了一番心思。她会依据学生的知识背景因材施教：对本科生，要激发他们的学习兴趣，或者学会一项小技能，为他们接下来开展科研奠定基础。姚炜琪注重培养硕博研究生的系统性研究能力，所以分给他们具有挑战性的工作。博士后有扎实的科研训练和研究基础，姚炜琪就结合他们已掌握的技能去设计课题，使他们可以充分运用所学，同时也为团队的课题研究注入新活力。本科生一开始可能对实验没概念，形成认知的最佳方式是具体操作。姚炜琪将本科生和博士后的课题设计链接在一起。如此，本科生在帮助博士后完成相应的简单实验过程中，自己也获得了体悟。好几名海洋系的本科生对海洋化学很感兴趣，但类似的课程只开给研究生。从学生的眼中，姚炜琪看到了对知识的热切渴望，她想在2022年秋季来临时，为本科生开设一门生物地球化学循环的选修课。

夕阳下的海边，姚炜琪捡贝壳的身影倒映在翻卷的海浪和粗糙的礁石上。小学时在三亚潜水，她看到珊瑚、水母和她叫不出名字的漂亮鱼儿，那时她感到海的有趣和神奇。现在可以在一座海滨城市做海洋研究是幸福的，姚炜琪想。深圳这些年发展得那样好，还有很多风景她要去看。