00后博士生一作兼通訊！他獨自在異國開啟一項全新研究
文｜《中國科學報》見習記者 趙婉婷
2024年9月，在美國斯坦福大學讀博的譚興飛到意大利西西里，在火山研究學術會議上匯報了他的最新進展：Campi Flegrei火山地震帶的斷層結構分布及地震預測。
匯報結束后，大家聚在一起吃午餐。這時，負有盛名的意大利火山地震學者Roberto Scandone走到這個00后小伙面前說，后者研究中展示的斷層圖正是自己“此生夢寐以求的圖像”。
那一刻，對譚興來說有些“超現實”，這句贊許時時縈繞在他心頭。今年9月，譚興作為一作兼通訊作者，在Science雜志發表了這項研究。這是譚興讀博以來正式發表的第一篇學術論文，而研究的開端，始于一個與科研無關的簡單需求——續約簽證。
譚興在斯坦福大學 與火山相遇
2023年底，博士二年級的譚興面臨一個問題。對于美國的理工專業留學生來說，簽證往往僅有一年有效期，而續約簽證通常要在境外國家辦理。
譚興不禁想，反正也得出境，除了順帶旅行，還可以做更多事。
“能不能把我放到全世界任何一個國家，讓我有一個項目可以做？”譚興對導師Gregory Beroza表示，無論是怎樣的研究機會，他都會好好把握。
導師滿足了他的需求。
距離意大利那不勒斯市10公里處的Campi Flegrei火山，是世界上人口最密集的活火山之一。從上世紀末到本世紀初，這座火山的地震活動一直較為平穩，但是自2006年以來，火山地震頻次與震級逐年快速增快、增大。這個直徑十多公里的破火山口內，坐落著波佐利鎮以及其它城鎮，共同構成了人口密集的聚居區。當地的研究者希望通過合作，進一步分析近年愈演愈烈的火山活動。
在導師的牽線下，譚興這個彼時對火山活動并沒有系統性了解的地球物理學博士生，一人拖著行李開啟了“solo trip”，在意大利一住就是兩個月。
Campi Flegrei火山有時一天會發生上百次輕微地震事件，對這些地震的精確定位可以反映火山口里的斷層結構。意大利國家地球物理與火山學研究所在該火山附近設有密集的地震臺網。譚興基于地震臺收集的檢測數據，重新訓練了機器學習模型，捕捉更微小的地震，再進一步確認地震事件的到時、定位。
經過精密的分析，譚興檢測到Campi Flegrei火山在過去3年內有超過5萬次地震活動，將原有的意大利地震目錄擴大了4倍。在地表約3公里下，有一個環狀斷層系統圍繞著火山口隆起區，這個環狀的斷層系統內，多條數公里長的斷層在波佐利鎮地下穿過。
譚興介紹，這項研究首次將該人口稠密地區的地震歸因于特定的斷層，并且這些數公里長的斷層有可能觸發更高震級的地震，為當地地震災害評估與預警提供了幫助。
譚興在衛星圖上繪制了地震斷層分布 此外，譚興想要回答，火山的巖漿是否存在向上運移的情況——這也是不少學者爭執不休的焦點。
在對參數進行不斷精細調整后，譚興得出結論，地表3.7千米之下沒有任何地震，而且不存在任何大規模巖漿運移的地震學證據。這減少了短期內對該地區將經歷巖漿噴發的擔憂。
2024年12月，譚興在美國地球物理學會大會展示成果 今年3月，就在團隊將論文投至Science后，Campi Flegrei火山發生了自上世紀有觀測記錄以來最大的4.6級地震。這是十分重要的新數據，團隊分析的數據只涵蓋至2024年10月。團隊也達成一致，把最新的地震活動數據加入分析，即使審稿人并沒有要求他們進行補充。
此外，這篇最新的論文聚焦于過去三年地震頻發期的數據。譚興說，他們會進一步分析過去20年的記錄，進一步了解這里已經持續了20年的火山活動。“但在此之前，我們希望先把這三年的分析做細致，并不斷優化模型。”
譚興等發表的論文截圖
“辦法總比困難多”
譚興有著在外人看來極其不合理的作息：夜晚工作，白天睡覺。
這是因為，他時不時要在凌晨一點開會——意大利的合作者與他有著10個小時的時差。在每一次開會討論進展后，他會繼續獨自復盤、修改，有時做得投入，回宿舍時，天都蒙蒙亮了。
過去兩年當地地震頻發，本地科學家更多是負責日常監測，沒有更多精力做科研；同時，他們與地震波形天天打交道，對當地地質環境了如指掌，這就體現出與其合作的重要性。
在遇到反常的數據時，有經驗的當地合作者會更容易判斷出數據異常的原因。譚興在與合作者交流后，便能根據他們的建議進一步調整、完善分析。
譚興與論文二作Anna Tramelli
事實上，將數據喂給模型并獲得迭代結果，不是難事。一輪一輪修改模型，讓結果更精準、可靠，是譚興極致的追求。譚興記得，整套分析流程他跑了不下30遍，每個小細節都可能遇到問題。而優化代碼就不是意大利合作者的知識范疇了，更多時候是譚興自己一步步摸索。
“過程確實還蠻痛苦的。但我覺得其實發現問題是好事，要相信辦法總比困難多。”在這個過程中，他也對分析越來越自信。
譚興坦言，自己患有多動癥，存在專注力和執行力較差的問題。這無疑與要求專注的科研工作有些矛盾。
不過，他已經能很好地應對，甚至是“享受”。“思維常常被打斷的好處是，有時我會在生活中意想不到的場合琢磨出一些科研項目解決辦法。”譚興告訴《中國科學報》。
讀博接觸火山學與地震學以來，譚興逐漸認識到，科研中一定會遇到各種各樣的未知，就算如今有很多設備與新的研究手段，但還是有更多的未知空間，因而需要保持樂觀并不斷學習。
就火山地震研究來說，除了地震學角度，還有其他團隊從測地學、地震成像、地球化學、重力的角度去研究，所以有時候會得到不同的結論。因此，譚興的研究并不止步于此。“我們之后也會結合地表的形變、火山排氣口的化學測量數據等，更清楚地掌握火山活動。”
做很多以前想都沒想過的事
譚興所在的課題組，有一個發表文章的傳統，即通訊作者由一作學生獨自擔任，導師不會署名為通訊。
他的導師Beroza已經60多歲了。在初次見面時，Beroza遞給譚興一張A4紙，上面羅列了幾個研究方向，任由譚興嘗試。Beroza總是給予學生極大的自由度與支持，鼓勵他們探索，試不通就換一條路。Beroza在譚興詢問去國外開展研究的可能性時，為他提供了支持，即使Beroza本人并非涉獵火山活動的地震學家。
譚興的二導William Ellsworth已80歲高齡，但仍然在自己敲代碼，還在認真學習人工智能的知識。“他們對科研有著非常純粹的熱愛，每天會自發工作很長時間。”
在導師的感染下，譚興沒有辜負這樣的機會。他與意大利的團隊建立起長期合作，而這篇論文只是工作的小開端。最近一次意大利之旅中，譚興協助安裝了一套近實時探測與定位地震的機器學習系統。這樣一來，當地的科學家在監測當地地震活動時便有了更多、更快的途徑。
2022年，譚興從中國科學技術大學畢業，期待去往國外學習的他，申請到了斯坦福大學的直博全額獎學金。讀博后，譚興做了許多以前想都沒想過的事。
比如，作為唯一的亞洲面孔，在僅有少數人會說英文的南意小鎮住了好幾個月。
譚興在那不勒斯
在“科研旅居”的日子里，譚興認識了一群歐洲其他國家的留學生。英語都不是大家的母語，但好處是，每個人只能用最簡單、夸張的表示方法交流，這讓大家的關系變得格外直接與真誠。
除了圍繞火山做研究，他還跟隨觀測站去參觀了維蘇威火山。他恍然想起，自己8歲時第一次在紀錄片里了解到將龐貝古城埋葬于灰燼之下的維蘇威火山——地理科學的種子也是在那時埋下。機緣巧合下，他成為了一名研究意大利火山地震的學者。
譚興（左二）與朋友參加火山野外考察
此外，譚興逐漸領略了街頭攝影的魅力。南意小鎮街頭巷尾的風土人情，就像譚興的科研道路一樣，時常充滿未知，也時常給人驚喜，因而令他無比著迷。
譚興24歲的最后一天，這篇論文正式上線Science。他目前已經往返意大利4次，還開啟了一項希臘火山的研究。這趟地中海火山研究的旅程還在繼續。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adw9038
*文中圖片均由受訪者提供
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