地球科学领域的“诺奖”被美国明尼苏达大学David Kohlstedt教授摘取

美国明尼苏达大学的David Kohlstedt教授荣获2023年维特勒森奖(Vetlesen Prize),该奖有着“地球科学领域诺贝尔奖”的美誉,用于表彰对地球及其演化、地球与宇宙的关系等方面取得重大突破的科学家。

维特勒森奖由世界顶尖的地球科学研究所——哥伦比亚大学的拉蒙特多尔蒂地球观测站管理,平均每三年颁奖一次。

人物介绍
/Biography

David Kohlstedt教授于1989年加入明尼苏达大学双子城校区,是理工学院地球与环境科学系的名誉教授(Professor Emeritus)。他在岩石变形机制以及矿物物理化学方面的研究享誉全球,其开创性实验更是展示了表面地质现象与地球深处活动的密切关系。

学生时期的Kohlstedt对数学有着深厚的兴趣,曾梦想成为一名精算师。在高中科学老师的鼓励下,他选择攻读数学与物理学,于1970年获得了伊利诺伊大学香槟分校固体物理学的博士学位,随后在麻省理工大学及康奈尔大学担任教学与科研的工作。

在2000年及2009年,Kohlstedt教授先后入选美国文理科学院及美国国家科学院,象征着美国科学界的最高荣誉。Kohlstedt教授还是美国科学促进会、美国地球物理联盟、美国矿物学会以及伦敦地质学会的会员。

科研介绍
/About Research

在地球的内部结构中,地壳(Crust)好似一层薄薄的小斗篷,仅占地球体积的1%左右。其下方是地幔(Mantle),约占85%的地球体积,主要物质成分是铁镁硅酸盐类,呈固态。

当压力降低到某种程度时,地幔就会液化形成流动的岩浆,当它喷出地表时,便形成了火山爆发。人类日常可观察的地表现象,如:山脉上升、海盆打开、火山喷发、地面震动等,均起源于地幔构造的变化。

在20世纪70年代初期,地球科学家已采用了板块构造学说的全面理论来解释地表现象,但由于地幔难于观测,导致无法量化其物质变形、流动或熔化的速度及条件。由此,科学家始终无法准确模拟地球的历史,也无法推演致命自然灾害的形成原因。

然而,Kohlstedt教授及其带领的明大科研小组在这个领域取得了突破性的成果。在明大实验室中,小组模拟了地幔在复杂生态下的状态,用充气活塞将实验样本进行了不同条件下的实验观察,包含样本在不同的压力、温度及天然物质的组合下所产生的相互作用。最后,他们从微观实验得出观察结果,通过方程式算法扩展于现实问题的研究。

Kohlstedt教授表示:“维克勒森奖的颁发,充分认可了我们运用精心策划的模拟实验来理解大规模地球活动的贡献,尤其是对于地幔对流和板块构造方面的研究。我们的实验室也同样为矿物和岩石特性与地球复杂行为的模型奠定了基础。”

除此以外,Kohlstedt教授及其团队还创造了许多发现,为现代地球物理学、构造地质学、火山学、地震学、冰川学乃至其他行星研究提供了扎实的基础,得到了业内广泛的认可。例如:

  • 通过火成岩的变形过程,证明了地幔的含水量多于海洋;
  • 通过分析海底100公里以外的熔化物质与微小结晶颗粒的运动,观测大洋中脊火山活动的过程;
  • 通过分析冰川冰流,来探索金星动态构造的特性。

在四月下旬,Kohlstedt教授受邀出席由哥伦比亚大学拉蒙特多尔蒂地球观测站举办的威特勒森讲座及颁奖仪式,并荣获金牌及$250,000美金的奖励。

关于理工学院介绍/About CSE

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来源:明尼苏达大学