戎昭金介紹火星受太陽輻射的軌道變化圖。 受訪者供圖
春節(jié)前夕，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員戎昭金剛參加完學(xué)術(shù)會議，便風(fēng)塵仆仆趕回北京。“這是一場與行星科學(xué)有關(guān)的學(xué)術(shù)會議，我得去和同行們交流下最近的工作。”戎昭金對科技日報記者說。
戎昭金生于貴州省盤州市，在行星科學(xué)領(lǐng)域耕耘多年。這位“80后”科學(xué)家為人坦率，說話干脆利落。
最近，戎昭金團(tuán)隊聯(lián)合國外學(xué)者開展了一項研究。他們首次發(fā)現(xiàn)了火星殼磁場捕獲太陽風(fēng)離子的直接證據(jù)。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。
“學(xué)會獨(dú)自跋山涉水”
戎昭金對物理有濃厚興趣。2000年，他考入大連大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院。臨近本科畢業(yè)時，他滿懷憧憬報考中國科學(xué)院高能物理研究所，結(jié)果因為差幾分被調(diào)劑到中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心，讀空間物理學(xué)專業(yè)。但他還是沉下心來踏實(shí)學(xué)習(xí)，并發(fā)現(xiàn)了研究空間物理的樂趣。
在戎昭金入學(xué)前2個月，“雙星計劃”中的第2顆衛(wèi)星（探測二號）發(fā)射成功。“雙星計劃”是我國發(fā)起的首個空間探測國際合作計劃，備受各方關(guān)注。開學(xué)后，戎昭金被分到“雙星計劃”相關(guān)課題組，主要任務(wù)是分析衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)。
衛(wèi)星每天采集大量數(shù)據(jù)，從海量數(shù)據(jù)中找到有價值的信息并進(jìn)行科學(xué)描述，是空間物理研究人員的日常工作。
“對我來說，從理論物理轉(zhuǎn)向空間物理的過程非常痛苦，因為很多東西不懂，有許多知識需要學(xué)習(xí)。”戎昭金回憶道，為應(yīng)對挑戰(zhàn)，他一邊學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理、編程、制圖等技能，一邊大量閱讀文獻(xiàn)，不斷給自己“充電”。
在鉆研過程中，戎昭金逐漸喜歡上觀測物理。“通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)尋找物理規(guī)律，是一件充滿挑戰(zhàn)和樂趣的事。”他說。
在日復(fù)一日的摸索中，戎昭金慢慢找到做科研的感覺。臨近畢業(yè)時，導(dǎo)師給他出了一道難題：通過衛(wèi)星圖像做一些統(tǒng)計工作，來研究空間磁場幾何結(jié)構(gòu)的平均分布狀態(tài)。
只有圖，沒有數(shù)據(jù)怎么做統(tǒng)計？戎昭金有些“抓狂”。他琢磨自己寫一套程序，把圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)后再進(jìn)行計算。但導(dǎo)師認(rèn)為這可能有難度，短時間內(nèi)不易做出來。
畢業(yè)后，這個事依舊懸在戎昭金心里。他有些不服氣：“這個東西有那么難嗎？”
戎昭金花了幾周時間編寫出一套程序，利用這套編程成功處理了衛(wèi)星數(shù)據(jù)并很快做出成果。相關(guān)研究發(fā)表在專業(yè)權(quán)威期刊《地球物理研究雜志》上。“這次研究讓我信心大增。就像小馬過河一樣，在科研道路上，我學(xué)會獨(dú)自跋山涉水。”他說。
2009年，戎昭金來到中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所從事博士后科研工作，師從中國科學(xué)院院士、“天問一號”首席科學(xué)家萬衛(wèi)星。“讀博期間，我發(fā)的文章并不多，但萬老師說他看中我在科研上有想法，愿意支持我。”戎昭金回憶道。
“不能老跟隨別人的研究”
衛(wèi)星探測地球空間通常有兩種方式：一種是多顆衛(wèi)星形成星座同時探測，即多點(diǎn)探測；一種是一顆衛(wèi)星探測，即單點(diǎn)探測。
這兩種方式各有優(yōu)劣。以地球磁場探測為例，通過多點(diǎn)探測可以搞清楚空間磁場的時空變化、結(jié)構(gòu)特征等，但僅憑單點(diǎn)探測獲取的數(shù)據(jù)很難區(qū)分時空變化。多點(diǎn)探測是國際熱點(diǎn)方向，戎昭金熟悉這套方法，在知名期刊上發(fā)了不少相關(guān)文章。
原本可以在多點(diǎn)探測這條路上一直走下去，戎昭金卻拐了個彎——放棄多點(diǎn)探測研究，轉(zhuǎn)向單點(diǎn)探測。
戎昭金解釋道：“地球衛(wèi)星多，多點(diǎn)探測這種方法可行。但通常只有一顆衛(wèi)星對金星、水星、火星這些類地行星進(jìn)行探測。那么，如何從一顆衛(wèi)星采集的數(shù)據(jù)中解讀出更多的信息？”
這是前人沒做過的研究。“我喜歡做新的、有挑戰(zhàn)的事。”戎昭金說。
為了設(shè)計出合適的單點(diǎn)探測數(shù)據(jù)分析方法，戎昭金每天都花大量時間思考，并不斷用數(shù)據(jù)驗證。他經(jīng)常凌晨兩三點(diǎn)鐘還在看論文，睡覺前腦子還在轉(zhuǎn)，最終耗時數(shù)月設(shè)計出一種分析空間磁場幾何結(jié)構(gòu)的單點(diǎn)探測數(shù)據(jù)分析方法。利用該方法，工作人員用一顆衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)就可以計算出空間環(huán)境中磁場扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)方向。相關(guān)研究成果發(fā)表在《地球物理研究雜志》上。
“我認(rèn)為，科研人員既不能老跟隨別人的研究，也不能一直待在‘舒適區(qū)’。退一步說，即使跟隨，至少也得分析新現(xiàn)象、拿出新數(shù)據(jù)、用上新方法。”戎昭金說。
抱著不斷創(chuàng)新、超越自我的態(tài)度，戎昭金帶領(lǐng)團(tuán)隊在類地行星空間研究領(lǐng)域嶄露頭角。他們在綜合比較當(dāng)前主流模型優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了我國首個火星全球巖石剩磁模型。
近些年，戎昭金又開始琢磨行星磁場的反演方法：通過行星外部磁場來“看”行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。他希望建構(gòu)出一種新方法——根據(jù)外部磁場的探測推測出行星內(nèi)部的磁源結(jié)構(gòu)。
“如果通過外部磁場探測就能知道行星內(nèi)部磁源埋在哪兒，那將是一件非常有意思的事。就像醫(yī)生能通過CT發(fā)現(xiàn)腫瘤一樣。”戎昭金說。
“為學(xué)科建設(shè)盡微薄之力”
從“嫦娥”探月到“天問”探火，我國深空探測工程成就斐然。“探測器拿到了很多數(shù)據(jù)，現(xiàn)在需要分析數(shù)據(jù)的人，也就是建設(shè)行星科學(xué)人才隊伍。”戎昭金說。
2019年1月6日，在“嫦娥四號”登陸月球背面2天后，中國科學(xué)院大學(xué)舉行了一場行星科學(xué)一級學(xué)科建設(shè)方案的評審會。包括20多位院士在內(nèi)的評委專家一致支持行星科學(xué)一級學(xué)科建設(shè)。2021年11月，中國科學(xué)院大學(xué)一級學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)“行星科學(xué)”獲批。
“對研究行星的人來說，這是歷史性時刻。”戎昭金說。
為助力行星科學(xué)學(xué)科建設(shè)，2022年下半年，戎昭金開始翻譯一本500多頁的英文教材（中文譯名《空間物理學(xué)導(dǎo)論》）。順利的話，此書將于2024年5月出版。
“坦白說，翻譯教材耗費(fèi)了我很多時間和精力。但行星科學(xué)的學(xué)科建設(shè)剛起步，國內(nèi)目前還沒有較為合適的教材。我相信，這本書會讓學(xué)生受益匪淺。”戎昭金說。
這幾年，戎昭金開始擔(dān)任學(xué)會理事、雜志編委之類的社會性工作。這些事占用了他做科研的時間。對此，戎昭金說：“個人認(rèn)為，科學(xué)家在科研工作做到一定程度后需要回饋社會，至少也應(yīng)為學(xué)科建設(shè)盡綿薄之力。這是科學(xué)家的責(zé)任。”
戎昭金認(rèn)為，科研人員非常需要交流和互動。他喜歡跟不同專業(yè)背景的人聊研究想法，并盡可能從中汲取靈感。他也崇尚獨(dú)立思考，鼓勵學(xué)生發(fā)表不同觀點(diǎn)。
面對技術(shù)變革，戎昭金認(rèn)真想過行星科學(xué)研究的未來。ChatGPT等AI技術(shù)的橫空出世讓他更深刻地思考：什么樣的科研人員才不會被機(jī)器取代？
“有一點(diǎn)很明確，只會做簡單數(shù)據(jù)統(tǒng)計的行星科學(xué)家，如果不思變、不創(chuàng)新，那么就很容易被時代淘汰。”戎昭金說。
