壽命長達100年的海龜，殼上暗藏核汙染歷史線索

劃重點

1美國科學家發現，龜殼上記錄有長達數十年的人類核汙染歷史，這可能幫助我們瞭解核研究對環境的影響。
2研究顯示，在核試驗場或核燃料生產設施附近生活的龜類，龜殼里攜帶有高濃縮鈾，這是核活動的明顯跡象之一。
3存在於大多數岩石中的天然鈾，其結構與在核實驗室和核武器中發現的高濃縮鈾截然不同。
4在日本福島核電站附近海岸生活的海龜，它們的殼上可能還留著核災難的印記。

荷李活大導演祖斯迪斯·諾蘭（Christopher Nolan）自編自導的新片《奧本海默》已經在國內正式上映，該片講述了這位「原子彈之父」研製出美國第一顆原子彈的歷程，將「失控的天火」帶到人間。自那以來，全球範圍內進行的大型核試驗超過2000次，對生態和環境都造成了巨大影響，但其中許多卻不為人所知。美國科學家們最新研究發現，龜殼上可以儲存長達數十年的核汙染記錄，或許可以幫助我們瞭解核研究、能源生產和核戰將如何影響未來的環境。

虎鯊腹中綠海龜暗藏核汙染歷史線索

1978年春季的某天，一名漁民在北太平洋馬素爾群島的埃尼韋塔克環礁周圍瀉湖中捕獲了一條虎鯊。這條鯊魚連同被它吞下的一隻綠海龜的殘骸，最後被送進了一家自然歷史博物館。科學家們最近意識到，這隻海龜身上似乎隱藏著環礁湖核汙染歷史的線索。

1952年，世界上第一次氫彈試驗摧毀了鄰近的一個島嶼，這是冷戰初期在埃尼韋塔克引爆的43枚核彈之一。最近，美國太平洋西北國家實驗室的考古學家西勒·康拉德(Cyler Conrad)開始調查，這些核爆產生的放射性影響是否被「環境歷史學家」海龜記錄了下來。

康拉德說：「全球任何發生過核試驗的地方都有龜類，這並不是因為龜類（包括海龜、陸龜和淡水龜）容易被吸引到核試驗地點附近，而是因為它們幾乎無處不在。自有歷史記載以來，龜類就是許多神話和流行文化的重要元素。我們人類在地球上繁衍的歷史與龜類密切相關。而且，由於龜類向來以長壽聞名於世，所以它們擁有獨特的條件，可以用自己堅硬、生長緩慢的貝殼記錄人類的發展歷程。」

與美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的研究人員合作，康拉德能夠使用許多世界上最先進的工具來檢測放射性元素。羅伯特·奧本海默(J. Robert Oppenheimer)曾擔任過這家實驗室的主任。上週，康拉德的團隊在PNAS Nexus上發表的研究報告稱，埃尼韋塔克環礁周圍瀉湖中的那隻海龜以及其生活在核實驗地點附近的其他龜類，它們的殼里都攜帶著高濃縮鈾，這是進行核武器試驗的一個明顯跡象。

龜類，生態系統健康的哨兵

龜殼上覆蓋著一層由角蛋白組成的盾板，它們與人類指甲的構成相同。這些盾板像年輪那樣層層生長，形成美麗的漩渦，每一層都保存著海龜周圍生存環境的化學記錄。如果動物攝入的化學物質超過了它們的排泄能力，無論是通過食用、呼吸還是接觸而來，這種化學物質都會留在它們體內。

一旦化學汙染物（包括放射性核素）進入盾板，它們基本上就會留在那裡。雖然這些汙染物會在樹木年輪或柔軟的動物組織中擴散，但在海龜體內，它們會被鎖在每一層盾板中。每隻海龜的龜殼都不同，其生長模式取決於海龜的物種。例如，箱龜的盾板會隨著時間的推移向外生長，就像人類的指甲一樣。沙漠龜的盾板也是按順序生長的，但新的盾板會在較老盾板下面生長，重疊形成樹木年輪狀的輪廓。

由於龜類對環境變化非常敏感，所以它們一直被認為是生態系統健康的哨兵，就像煤礦里的金絲雀。沒有參與這項研究的海洋生物學家華萊士·尼科夫(Wallace J. Nichols)說：「它們將向我們展示一些緊急問題。」但康拉德的新發現表明，龜類也「向我們展示了過去被忽略的問題」。

核試驗場附近龜殼中含有高濃縮鈾

康拉德在洛斯阿拉莫斯的團隊從博物館檔案中精心挑選了五隻龜類，每隻龜都對應著歷史上不同的核事件。其中一隻是從夏威夷檀香山柏尼斯·波阿希·畢曉普博物館借來的埃尼韋塔克環礁綠海龜，第二隻是在前內華達試驗場放射性塵埃範圍內收集的莫哈韋沙漠龜，第三隻甜甜圈龜來自曾生產核武器燃料的薩凡納河試驗場，第四隻是來自橡樹嶺（曾經生產過核武器部件）的東岸箱龜，第五隻是索諾蘭沙漠龜，它是在遠離核試驗或製造場所的地方捕獲的，作為自然參照對象。

在洛斯阿拉莫斯工作期間，康拉德遇到了同位素地球化學家謝利米·英格利斯（Jeremy Inglis），他們很快就成為了合作夥伴。英格利斯知道如何在龜殼中發現最細微的核汙染跡象，他們選擇尋找鈾。

對地球化學家來說，這可能是一個奇怪的選擇。鈾在自然界中隨處可見，並不一定代表著歷史上的重大核事件。但是有了足夠靈敏的儀器，鈾就可以揭示出很多關於同位素的信息，或者說它的原子中含有不同構型的質子、電子和中子的比例。存在於大多數岩石中的天然鈾，其結構與在核實驗室和核武器中發現的高濃縮鈾截然不同。

為了在每個龜殼樣本中找到隱藏在正常物質中的高濃縮鈾，英格利斯在一間無塵室里穿上全身防護服，以防止其他鈾影響其發現，畢竟哪怕頭髮里的鈾含量也足以汙染一份樣品的圖像。英格利斯將這些樣品描述為杜鬆子酒加奎寧水：「其中，奎寧水可被視為天然鈾。如果你在被視為杜鬆子酒的高濃縮鈾中加入大量天然鈾，你就毀了這種好酒。如果我們用天然鈾汙染了樣本，同位素比例就會發生改變，我們就很難發現正在尋找的線索。」

研究小組得出的結論是，來自歷史核試驗場或製造場所的四隻海龜，龜殼上都攜帶有高濃縮鈾的痕跡。而那隻索諾蘭沙漠龜從未接觸過核活動，它的龜殼中也沒有高濃縮鈾。

研究人員從三隻龜身上收集了大量的盾板樣本，這意味著他們可以確定這些龜類是否在其生命的某個時刻攝入了鈾，但不能確定具體時間。不過，研究人員對橡樹嶺箱龜進行了更深入的研究，觀察了7層盾板中鈾同位素濃度的變化情況，這囊括了這隻龜在1955年至1962年之間的7年生命歷程。盾板的變化與該地區有記錄的鈾汙染水平波動情況相對應，這表明橡樹嶺箱龜的殼上有歷史核事件的時間印記。即使是新生的盾板，在龜孵化之前就已經生長的那一層，也有從母親那裡遺傳下來的核歷史痕跡。

或揭示日本核泄漏事故真實生態影響

目前還不清楚這種汙染對龜的健康意味著什麼。所有這些龜殼都來自博物館檔案館中保存的、早已死亡的動物。西岸生態研究中心專門研究沙漠象龜的野生生物學家克里史甸·貝里（Kristin Berry）說，評估放射性核素對它們健康影響的最佳時間是在它們活著的時候。貝里沒有參與這項研究，但通過進一步的研究，使用圈養龜的對照實驗，可能有助於弄清楚這些動物是如何吸收核汙染物的。是來自它們的食物嗎？抑或是土壤或空氣？

由於龜類幾乎無處不在，追蹤生活在離核試驗場不同距離的龜類龜殼中的核汙染，也可能有助於我們瞭解武器試驗和能源生產對環境的長期影響。康拉德目前正在分析貝里從猶他州西南部收集的沙漠龜樣本，以便更好地將接觸放射性核素(如鈾)與它們一生中的飲食聯繫起來。他還希望這些發現能激勵其他人研究具有類似軟體動物組織的植物和動物，這些組織在幾乎所有的水生環境中都能找到。

海龜令人難以置信的遷徙模式，有時會跨越整個海洋，這能夠給研究人員提供更多的機會。例如，研究人員可以研究在日本海岸覓食的海龜，2011年日本發生了歷史上最強烈地震引發的海嘯，導致福島第一核電站發生核泄漏。這些海龜的壽命長達100年，其中許多可能今天還活著，它們背上可能還留著核災難的印記。