■我們可以鑽探出深層的冰塊，再從其中的氣泡分析出過去大氣層的氣體含量。 網上圖片各位應該有聽過臭氧這種無色的氣體：化學上來說，臭氧由三個氧原子組成；日常影印機的文件影印過程，容易催使空氣中的氧氣變為臭氧，因此我們在影印機旁邊不時嗅到刺鼻氣味，就是臭氧的味道。在談及地球環境的時候，我們也經常擔憂大氣層中的臭氧層是否穿了個大洞：蓋因這個臭氧層能夠為我們阻隔來自太陽的紫外光，以免我們受其傷害。不過臭氧與我們的關係「亦正亦邪」：剛才提到的臭氧層距離海平面大約15公里至35公里，屬於大氣層中較為平靜的平流層（stratosphere）。然而臭氧也會存在於平流層以下、為我們帶來不同天氣狀況的對流層（troposphere），這些「飄浮」於對流層中的臭氧，卻被科學家分類為溫室氣體，是地球暖化的原因之一；這些對流層的臭氧愈多，同時也反映出那個地區的污染愈嚴重。
找出大氣含量 理解氣候影響
正因如此，要可靠地認識並計算臭氧（以至於其他溫室氣體）對地球氣候的影響，在這個地球環境面臨大幅變化的時候，就顯得十分重要。
不過，這個任務看來不是很容易：今天的氣候，是過去許多年的成果，因此要理解不同氣體對氣候的影響，我們有需要知道過去百多年來不同氣體在大氣層中的含量；這些數據也可以用來確認，我們對這些氣體在大氣層中的作用的理解，是否正確。
不過，要找出過去大氣層的含量，有什麽可靠的方法？兩極深厚的冰層，為這個問題提供了一個解答：愈深入地底的冰塊，凝結的年代就愈久遠；因此被關在這些冰層中的氣泡，其實就藏住了當年的空氣。
我們可以鑽探出深層的冰塊，再從其中的氣泡分析出過去大氣層的不同氣體的含量。不過臭氧在這些冰塊中不是十分穩定，所以這個方法適用於二氧化碳、甲烷、氧氣等等，卻不可以用於臭氧之上。
不是電腦測錯 只是污染太多
要量度大氣中的臭氧含量，一般是依賴臭氧能夠吸收部分紫外光的特性：波長較短、對人體較為有害的紫外線C絕大部分會被臭氧吸收；波長較長的紫外線B就只有部分會被臭氧阻隔；而波長更長的紫外線A就有更多能夠穿過大氣層，到達地面。科學家們藉由量度不同紫外線被吸收的程度，就能計算出大氣中臭氧的含量。早在19世紀的時候，這個方法就在世界各地被使用了。
不過，這些19世紀量度到的結果，卻與我們現在的預期不太吻合。大氣層跟地球不同部分的相互影響極其複雜，因此科學家們一直在發展電腦模型去理解數據並預測未來；科學家們也一直在優化這些模型，令它們愈來愈可靠。可是當這些模型利用現代的數據去計算19世紀臭氧的時候，卻發現那時量度到的臭氧數量，與預期相比出奇地少。
這個差異可能反映出嚴重的後果：我們一直在發展的模型，是否有問題？我們對臭氧的認識，是否有錯？如果從19世紀以來臭氧的增幅比我們以前預期的多，那麽臭氧對地球暖化的影響會不會比我們猜想的更大，值得我們留意更多？
科學家們當然也想到，19世紀的量度結果可能不是完全準確：大氣中的污染物（例如二氧化硫）會影響臭氧的測量結果，不過卻沒有很可靠的方法去找出污染物的影響。美國萊斯大學的Laurence Yeung和他的研究團隊想到，氧氣除了常見的氧-16原子外，還有同位素氧-18原子。空氣中氧氣的這兩種原子的數量，其實受臭氧的左右。所以冰層中的氣泡雖然不容許我們直接量度臭氧的多少，還是可以讓我們間接找到答案。
最後Yeung的研究發現，我們一路以來對臭氧的理解沒有問題，的確是過往的量度受到污染物的影響了。■張文彥博士 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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