作业帮地球故事黑洞之谜
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/09/24 18:19:08 体裁作文
篇一：黑洞之谜
黑洞之谜
篇二：霍金与黑洞之谜
霍金与黑洞之谜
[摘要]
自史蒂芬·霍金提出黑洞理论以来,虽然黑洞的存在与否至今尚未得到验证,但是由此而引发的围绕"黑洞理论"而生的各种观点层出不穷,本文在对黑洞进行基本概述的基础上,分析其特性,并就目前黑洞研究中的"信息佯谬"与"奇性困难"两个争论比较激烈的问题进行探讨分析.并进一步就最近发现的具有强磁场的中子星进行探索,由此对黑洞的诞生理论形成巨大挑战.
[关键词]
黑洞理论 信息佯谬
[正文]
霍 金 （１９４２— ？），英国 理论物理学家，世界公认的引力物理科学巨人。科学界经常把霍金与牛顿、爱因斯坦相提并论。霍金在剑桥大学任牛顿曾担任过的卢卡逊数学讲座教授之职，他对量子宇宙论的发展作出了杰出的贡献。１９７４年，当选为英国皇家学会最年轻的会员。
2004年7月21日，英国科学家霍金宣称他已经解决了黑洞信息悖论(又称黑洞信息佯谬)，这立即成为轰动一时的头条新闻。黑洞信息悖论是他本人于1976年发现的。然而近三个月以来，知名科学家纷纷对他的新论表示怀疑，物理学界对于霍金新论的反应可以用一句话来概括：“请告诉我们具体的证明方法”。
在都柏林举行的第17次广义相对论研讨会上，尽管霍金提交了
描述这一新理论的提纲，但以数学方法研究物理问题著称于世的他，至今并未发表论文阐释其理论的具体数学推演步骤。
在了解霍金如何解决黑洞信息悖论前，先回顾一下这个悖论的产生。所谓黑洞，是时空的一个区域，这个区域内的引力非常强大，以至于任何东西，甚至光都不能从中逃逸出来。长期以来，科学家们认为黑洞会吞噬一切。但1974年，霍金提出，黑洞一旦形成，就会“蒸发”辐射出能量，同时损失质量，这种辐射亦称为“霍金辐射”。 霍金这一理论是黑洞研究中的一个重大进展。但与此同时，他又制造出了一个新的难题。霍金在1976年的另一篇论文中对此做出阐述：黑洞辐射并不含有任何黑洞内部的信息，在黑洞损失殆尽之后，所有信息都会丢失。而根据量子力学的定律，信息是不可能被彻底抹掉的，霍金的说法产生了矛盾，这就是“黑洞信息悖论”。
当时霍金辩称，黑洞的引力场过于强大，量子力学的定律并不适用，但他这种解释并不令学术界感到信服。哈佛大学物理学家施特勒明格就直言“我并不相信霍金1976年的理论，尽管我不知道他的计算到底错在哪里”。
大约10年前，物理学家发现了用弦理论分析黑洞的方法，这种方法得到科学界的普遍认可。分析结果显示，弦理论同霍金的理论产生了冲突。不幸地是，弦理论也并未表明霍金1976年的推演错在哪里。那么结果自然是：要么霍金错(但物理学家认为他的论证简洁而优美)，要么弦理论的假设之一是错误的(该理论本应是对世界本源的一个巨大发现)。
与1976年的分析方法不一样，霍金新理论所使用的方法是基于普林斯顿大学理论家马德西纳的最新研究成果。简言之，霍金认为，假如经过很长的时间段，黑洞完全蒸发时，幺正性(量子物理学的最基本属性)和信息都能被令人满意地保存住。仅仅在中间阶段，那时黑洞仍在蒸发，将出现信息丢失的情况。但是这一分析并未详细表明信息如何出现，也未表明他是怎样调和1976年理论与较近时弦理论计算结果间的矛盾。
这令许多物理学家丈二和尚摸不着头脑。耶路撒冷希伯来大学的贝肯施泰因教授说，“我当时虽在都柏林与会，但根本不知所云，我的同行们也有同感”。加州理工大学索恩教授称，这“可能需要专家们费时数年才能达成一致看法”。有一些专家对霍金尚未发表论文就急下断言的态度表示不满，但也有一些人对霍金现在终于赞同弦理论家坚持了10年的理论而感到暗自得意——尽管霍金的本意并非如此。像贝肯施泰因这样的一些人认为，早在霍金新论出现之前，信息悖论就已经被解决了。
但其他人则认为，即使是由霍金和线性理论一起来论证，也未必就已万事大吉。哈佛大学物理学家瓦法认为，若要清楚地解决这一悖论还有许多研究要做：“黑洞幺正性问题牵涉这么多方面，很难相信一篇论文就能全部解决——不管这篇论文的作者是谁！”
参考文献
《霍金传》 作者: （英）怀特
《探索宇宙奥秘的思想家霍金》作者: 张友谊著
篇三：宇宙的未解之谜—黑洞
宇宙的未解之谜
——黑洞
按照近代物理学的观点，“黑洞”是由超中子星临界质量的重级恒星发生引力塌缩而形成。在渐近平坦的时空间中，其引力场强到能“吞食掉”任何物质（连光和电磁波也无法逃脱），故而这样的时空域被形象的称为“黑洞”。黑洞的存在，最早为牛顿力学所预言，后来广义相对论从理论上对其作出了进一步论证。从此，黑洞为全世界的物理学家和天文学家所瞩目。特别是近十年来，黑洞物理学，作为相对论天体物理学的一个新分支，又作为广义相对论的一个新分支活跃于科学舞台。然而，至今谁也没有确实观察到这种奇异的天体。天文学家把某些天体说成是黑洞，论据却还不足；从某种意义上来讲，可以认为，“黑洞”仍是一个未解之谜。
“黑洞”是根据广义相对论预言存在的天体，它凭着自身的引力把空间中的切“禁闭”起来。黑洞的大小若用质量相比较的话，那么具有太阳质量的黑洞，半径只有3公里。黑洞把一切物质吸入，连光都不可能逸出。事实上，当物质被吸入黑洞的“地平线”下之前，黑洞极强的引力场引起了超高速运动，由此释放出巨大能量。其原理与水力发电相似，在水力发电中，下落的势能转化为电能。对黑洞来说，因引力下落的能量由于摩擦转变为热能，并最终转变为光能。 早年的牛顿力学认为， 当星球的半径小于一定的值时，即小于临界半径时即使时光也不能从星球的引力中逃逸出来。因此，这种星球不能像太阳那样向外部空间辐射出光及其它任何信号。光只能返回其表面被吸收，使我们看不到这种星球。这就是牛顿理论中的黑洞。之后一百多年的时间内，这一预言却没引起人们的注意。“光受到强引力场的作用”，也只是一种假设而已。直到1915年，才直接成了爱因斯坦提出的广义相对论中的一个结论。纯粹从广义相对论的角度来看，引力根本不必走出黑洞。广义相对论是一个局域理论，即时空中一点的场完全由在该点正与之以光速或低于光速相互作用的事物所决定。 如果一颗恒星坍缩成一个黑洞，其外部的引力场完全可以通过计算它变成黑洞以前的恒星的性质和外部引力场来获得。正如我们在掉入黑洞前的最后阶段所发出的光线将花费越来越长的时间以达到处于远处的观察者一样，恒星坍缩末期所发生事件的引力
效应将花费越来越长的时间传播到遥远的外部世界。从这个意义上说，黑洞是一种“冰冻的恒星”：其引力场是“化石”场。黑洞的电磁场也是同样的。通常此类问题都冠以“引力”、假定的“时空扭曲”等术语来发问。但如果有类似于引力的东西用“引力粒子”来进行类似于引力的相互作用，它们怎么才能跨过视界发生作用呢？广义相对论中不存在引力子，因为广义相对论不是一个量子理论，当它发展完全以后可能会成为量子引力理论的一部分。但纵然如此，它也不一定是最好的用来描述虚拟引力子产生的引力效应的理论。参见虚拟粒子对此的讨论。
黑洞辐射现象向目前公认的物理理论提出了新的挑战。一颗塌缩前的恒星，几乎全由正粒子组成，当它的质量超过中子星质量的上限时，它将在强大的自重力作用下，一直塌缩下去而成为黑洞。因此，黑洞的确代表着恒星的“死亡”。由于“死亡”了的经典黑洞的温度极低，所以它是不会辐射的。然而，Hawking的黑洞蒸发理论却告诉我们在宇宙中能够存在一种微黑洞，它会“蒸发”，它将在一次大爆炸中化为炽热的星云。就像恩格斯的著名预言那样：“死去的太阳转变为炽热的星云”。一个崭新的世界，在旧世界的末日中诞生。天才的黑洞物理学家们为我们勾划出了这样一幅极为生动的宇宙大循环理论图像。按照恒星演化理论，认为黑洞是这样形成的：恒星演化到晚期，它内部的热核燃料烧完之后，由于引力塌缩作用，晚期恒星将塌缩下去。当它的质量M＜1.4M日时，它将成为
白矮星，白矮星内部的电子简并压力抗衡了引力，使塌缩终止；当它的质量，1.4M日＜M＜3M日时，它成为中子星，中子星内部的中子简并压力抗衡了引力，使塌缩
终止；当它的质量M≥3M日时，不存在可能的平衡状态，它只能继续塌缩下去而
形成黑洞。还有其他宇宙过程可以形成黑洞。例如在形成星系、星系团时，一部分物质不能形成平衡的天体，发生引力塌缩，可形成质量为108～1011M日的黑洞，现在以“不发光的物质”形式存在的可能性较大。还如在高密星团和星子核内的动能急剧失散时，也可能发生引力塌缩形成黑洞。甚至还有人认为，在很早以前，天体还没有形成时，黑洞就可能存在了，这些黑洞叫做“原始微黑洞”。我国物理学家方励之等人提出，“反常中子星”可能是形成黑洞之前的前兆情况。国外还有人提出“夸克”星。
根据广义相对论预言，在浩瀚的宇宙中有许多黑洞存在。因此，人们在对黑洞进行理论研究的同时，广泛开展了在茫茫宇宙中寻觅、观察黑洞的工作。连任何信号都不可能发出的黑洞，在这么广袤的宇宙里寻找起来十分的困难。更何况冷却了的白矮星和中子星也同样可认作为暗天体存在，观测时，它们与黑洞很难区别。黑洞虽然很难直接观察到，但理论预示，由于中子星具有临界质量，如能观察到有比中子星更重、更暗的小型天体，它可能就是黑洞。落入这个洞的物质
（如所吸收的气体），在堕落途中到被吞没之前，围绕黑洞形成旋转的圆盘。围绕黑洞旋转急剧堕落的这种加热的和可能磁化的等离子体能够辐射能量，所以黑洞在某个时期作为活动的天体被观测到的可能性比作为暗天体被观测到的可能性大。再者，根据前面所说的“黑洞蒸发”辐射理论，如果宇宙中真还有原始微黑洞存在，可能产生强大的γ射线，放出高能粒子，按理现在能直接观测到这种正处在“蒸发”辐射的微黑洞。此外，由于其它天体处在强引力场尚未显现的情况，可以说黑洞是引力波发生之源的唯一依据，这样人们便可通过观测引力波来寻找黑洞了。如前所述，落入黑洞的物质，在被黑洞吞没之前，它将绕黑洞旋转并辐射能量。由此人们认为，充当双星系子星的黑洞，其引力场在很大距离处与普通恒星引力场无区别，因为它影响另一子星（恒星）的运动。此系统的双子星相互围绕旋转，演化的某一阶段会发生强烈的物质交流，奔向黑洞的物质发出X射线。那么，发出X射线处的子星就是黑洞。70年代以来，随着“X射线天文学”的诞生，人们对双星的X射线进行了大量的观测。
在北斗七星的旁边，大熊座的“熊头”附近，有一个形状不伦不类的M82星系。直径达1200万光年的M82星系，有一条黑色缝隙横贯其中，所以它得到了一个“破裂星系”的绰号。这条黑色缝隙实际上是一个由混杂尘埃的气体构成的，而M82星系本身是一个标准的“透镜”型星系。M82星系具有显著的特征，其中心部位以超过别的星系数千倍的速度诞生着新的恒星。最近在被称为“星爆”的M82星系中，天文学家发现了奇异的天体。 事实上，对被称为“X射线双星”的天体的观测表明，气体被吸入黑洞后释放出的是光放射。黑洞是与中子星或是巨星构成彼此绕转的双星，从巨星流出的气体在旋转着落入黑洞或中子星时，会放出大量X射线。在这种情况下黑洞具有太阳的质量，若具有8倍于太阳的质量，那便是超新星爆发后的残存物。中子星是仅由中子构成的天体，比黑洞要大上数倍。 迄今为止已知的X射线双星系统最亮者达到太阳光度的100万倍程度，M82星系发现的X射线天体在此基础上又增高了10倍。由此估计这个黑洞的质量约为太阳的460倍到最大为1亿倍。总之，这个黑洞的质量很可能远远超过了太阳。这说明，在M82星系发现的是待确认的黑洞，而不单纯是超新星爆发后残存物。
夏季的夜空，位于天鹅座的东北角会出现一颗取名为HDE226868的蓝色巨星，有一个称为天鹅座x-1的天体就作为这颗蓝色巨星的伴星，以周期5.6日在蓝色巨星的周围盘旋。美国加利福尼亚大学的一个研究小组用一种高灵敏度的新探测仪重新考查了天鹅座x-1，认为天鹅座x-1很可能就是黑洞，但并不能肯定。 1997年，哈勃太空望远镜首次观测证实，类星体处于星系的中心部位，是星系
的核心。在那里极有可能存在巨大黑洞。但是此说难圆，迄今发现的类星体大约只有星系数目的百分之一，仅仅以此为依据还不能认为任何星系都存在巨大黑洞。
到目前为止，天文学主要依靠光、电波、X射线等电磁波作为手段进行观测。但是电磁波在物质中几乎不能穿行，要想了解星体内部，只能获得少得可怜的信息。因此希望之一，来自引力波望远镜。如果引力波望远镜能制造成功，那么我们就能像了解太阳那样看到遥远处巨星的塌缩姿态和黑洞了。另一个希望来自太空望远镜。把口径为2.4m的光学望远镜载上航天飞机，送入地球轨道，就不难以角分辨力为0.01秒的精度分析天体，直至观测到26等星。使用了太空望远镜，虽然仍无法直接观察黑洞，却能捕捉到引力透镜现象。通过黑洞边缘的光线，会因黑洞引力场引起弯曲而形成扭曲图像，这些像可用高分辨望远镜进行观察。 黑洞物理学发展到当代水平，使热力学、广义相对论和量子场论相结合，无论理论研究还是搜寻观察都取得了令人振奋的进展。然而对双星的引力波和X射线的观测并不是直接观察，更不是对引力波源和X射线源的直接观测，即还未直接观测到黑洞的确切存在。这为当今和未来的物理学家和天体物理学家，提出了更新的课题，留下了更艰巨的任务,大量的问题有待于进一步去探索。然而随着科技的发展，我们有理由相信，人类必然会解开黑洞神秘的面纱。
篇四：黑洞与时空隧道之谜
黑洞与时空隧道之谜
据国外媒体报道，宇宙中的黑洞是如何产生的?最后黑洞的命运又将如何呢?一支国际天文学家小组通过对比同一片天空范围内的红外线和X射线背景信号发现，许多黑洞是伴随宇宙首批恒星诞生的。 天文学家们利用美国宇航局钱德拉X射线望远镜和斯皮策太空望远镜的数据得出结论:红外信号的每五
天文学家认为，宇宙红外背景信号来源于宇宙首批恒星时代的“太阳”群和黑洞群。黑洞在积聚气体的同时也在释放出大量的能量。 就算是最强大的望远镜也无法将最远的恒星和黑洞视为单独的源头。但是它们加在一起的光热在旅行了数十亿光年后已可以让天文学家们来破译年轻宇宙中首批恒星和黑洞的组成之谜。
研究成员之一、夏威夷大学天文学学院负责人葛温瑟-哈辛格称：“我们希望更详细地了解那个时代的源头的真实面目，因此我建议仔细研究钱德拉的数据，以探索与宇宙红外背景信号起伏有关的X射线。”
引力波记载了在远古宇宙中发生的各种事件，虽然引力波在形成时非常强大，但传播过程中会出现削弱，抵达地球时就变得非常微弱
了，因此探测引力波是目前宇宙学研究的一个重要方向。
黑洞的引力是如此之强大，以至于光线都无法逃脱。黑洞通常是在恒星发生剧烈的超新星爆炸之后形成的。根据广义相对论，每一颗黑洞中心都有一个密度无穷大的“奇点”。“奇点”具有无穷大的性质意味着，空间和时间在那里停止。长期以来，科学家一直在寻求一种避免所有已知的物理定律在“奇点”处失效的方法。
根据最新的研究，黑洞的中心或许根本就不存在密度无穷大的“奇点”，这是一个基于圈量子引力理论的新发现。圈量子引力理论是一种试图把量子力学和广义相对论统一起来的主流理论。科学家认为，黑洞的中心仅仅是一个高度弯曲的时空区域。这也是长期以来，人们孜孜以求的用量子引力化解黑洞“奇点”的方法。
正如圈量子引力把宇宙大爆炸的“奇点”看做通往其它宇宙的桥梁一样，黑洞中的“奇点”可看做是通往宇宙其它区域的通道。
但是，目前科学家利用的模型还非常简单，仅仅由高度弯曲的时空构成，而不包含真实的物质。因此，科学家下一步的任务就是增加该模型的复杂性，把物质和非对称因素考虑进去，期待得到更加符合实际的结果。
科学家试图使用位于澳大利亚东部的CSIRO帕克斯射电望远镜观测脉冲星信号来研究黑洞的成长，科学家发现，每个星系中几乎都存在黑洞，我们的银河系中央也存在质量接近400万倍太阳质量的黑洞，迄今科学家发现的质量最大黑洞位于NGC 4889星系中，相当于210亿太阳质量，我们银河系的黑洞在这个巨无霸面前显得非常弱小，
该黑洞距离地球约3.08亿光年。
那么，黑洞是如何变得如此巨大的?
为了解开这个难题，科学家想了个办法，通过脉冲星研究黑洞。脉冲星被喻为宇宙中的“灯塔”，两极脉冲现象非常有规律，而黑洞参与的事件可以引起强大的引力波释放，比如在黑洞合并过程中引力波就会向周围扩散，如果引力波对脉冲星产生了干扰，那么我们就可以间接察觉到引力波的存在。
科学家希望通过该途径发现黑洞之间碰撞、合并产生的引力波，并将调查目标锁定在大约由20颗脉冲星组的区域天体集群上。
既然我们无法观测黑洞的合并事件，就可以采取间接的手段探测黑洞碰撞产生的引力波，这项研究也揭开了黑洞成长的奥秘，即质量达到数千万、数亿倍太阳质量的黑洞是如何形成的。
研究人员目前已经累计了帕克斯脉冲星计时阵(PPTA)近20年的数据，这些数据对寻找黑洞介入的引力波事件可能还不够充分，但至少是一个可接近答案的方向。
那么，黑洞里面是什么?理论物理学家最新研究表明，黑洞的中心或许并不像当今认为的那样具有无限大的密度，而是通往宇宙其它区域的入口。
[时空隧道]
时空隧道是从一个时间一个地点到另一个时间另一个地点的通道，是一种当前欧美科学界热衷探索的超自然现象。
时空隧道的故事：古时，有一句得道成仙之语：“洞中才数月，
世上已千年。”但在现实生活中确有其事，这正是当前欧美科学界热衷探索的超自然现象，称之为“时空隧道”。这也证明在中国古代可能已发现"时空隧道"。
位在美国东岸大西洋的百慕大三角，是史上最恶名昭彰的危险地带之一，自古流传，行经这片海域的任何船只或飞机都可能在未知的情况下突然消失。1970年，美国飞行员葛南声称当时他驾驶小飞机飞越百慕大三角上空，迈阿密空中交管中心竟始终无法标定飞行器位置，就好像他开的飞机根本不存在一样。
位于大西洋，著名的百慕大三角，自古以来流传多起船只和飞机失踪事件，神秘现象迟迟找不出解答，如今有科学家探究认为，谜团源自于暴风雨产生的能量，扭曲了时空结构，才会让行经的飞机进入神秘通道，跨越远距离，甚至消失不见。
科学家推测风暴产生电流与反物质，百慕大三角洲可能有空中隧道。
接着更令葛南惊恐的状况发生，他转头发现飞机四周出现了几条
莫名的长条线，直觉飞进了空中隧道，最后远离原本航道，发现自己身处于另一个地区，所幸葛南最后仍平安飞抵迈阿密国际机场。对于这场空中迷航，好奇的科学家提出大胆假设，原因出自于暴风雨，这些云会产生反物质与电场，假设电压和电流强度完全失控，一旦这些东西的组合顺序对了，就会产生不可思议的强烈暴风雨，造成空间扭曲。
但暴风雨可能导致空间结构产生扭曲吗?1994年宇宙卫星的确曾发现地球上的暴风雨可能引发宇宙上最强大的能量伽玛射线，因此推测葛南遭遇的神秘隧道，也许是两个暴风雨紧临交会形成，科学家期望归纳出各种蛛丝马迹，以解开百慕大三角之谜。
篇五：“碳黑洞”之谜
揭开“碳黑洞”之谜
2013年12月12日 10:28来源：人民网-人民日报
中科院新疆生地所科研人员在新疆阜康古尔班通古特沙漠上工
作。
新华社记者 金立旺 摄
本报记者 吴月辉
之前，科学家们在全球碳平衡研究和估算中发现，有近20%的二氧化碳排放去向不明。这些消失的二氧化碳究竟去哪了呢？ 日前，中国科学院新疆生态与地理研究所科学家领衔的科研团终于揭开这一“碳黑洞”谜题。他们的研究首次证实：荒漠盐碱土以无机方式大量吸收二氧化碳，这些被吸收的二氧化碳最终的归宿是地下
咸水层，因而存在一个巨大的活动无机碳库。原来，地球上除了海洋、土壤、大气和植被之外，还存在着这么一个巨大的“碳库”。
随着大气二氧化碳浓度增高以及全球温度不断上升，碳循环成为全球变化研究的焦点。其中，全球碳平衡是核心问题之一。
在节能减排中，必须了解碳的排放量及去向，而科学家在全球碳平衡研究和估算中却发现，有近20%的二氧化碳排放去向不明，这就是全球变化与碳循环领域熟知的“CO2失汇”(Missing sink)问题，即“碳黑洞”问题。这些消失的二氧化碳究竟去哪了呢？20多年来，各国科学家们针对此问题，相继研究了海洋、森林、草地、农田、湿地和土壤有机碳，但一直毫无头绪。
日前，中国科学院新疆生态与地理研究所(下称新疆生地所)科学家领衔的科研团队经过5年攻关，终于成功破解了这一难题。他们的研究首次证实：荒漠盐碱土以无机方式大量吸收二氧化碳，这些被吸收的二氧化碳最终的归宿是地下咸水层，并初步估计干旱区地下咸水中存在1000PgC，即活动无机碳库。
基于这一科学发现而立项的国家973计划项目“干旱区盐碱土碳过程与全球变化”也于近日通过科技部验收。
荒漠盐碱土默默地以无机方式大量吸收二氧化碳
在过去的认识中，无论昼夜，由于土壤生物的呼吸作用，任何生态系统的土壤呼吸均为正值，这一过程是二氧化碳释放的过程。然而令人不解的是，2008年，新疆生地所的李彦研究员在进行对比盐生荒漠土壤与绿洲农田土壤(在同种盐生荒漠上开垦种植15年后形成)间的土壤呼吸差异的研究时，发现了一个奇怪的现象：盐生荒漠样地频繁观测到土壤二氧化碳通量出现向下的负值，这意味着二氧化碳正被荒漠地“吸入”而不是“呼出”。
“由于这一现象违反常规，我开始认为是由于仪器错误造成的。可是之后，经过与其他方式测定的结果比较，的确在夜间出现了二氧化碳负通量。”李彦说。
为进一步证实，李彦又采用纯石英沙、盐碱土溶液、高温灭菌后的盐碱土进行了呼吸的测定。结果发现石英沙没有出现二氧化碳负通量，但盐碱土溶液、高温灭菌后的盐碱土均出现了二氧化碳负通量，从而证实了盐碱土可以吸收空气中的二氧化碳。
这一发现一经公布，立即受到国际学术界的广泛关注。知名学术刊物《科学》认为“中国西部古尔班通古特沙漠二氧化碳通量的测量得出了一个令人吃惊的结论，荒漠盐碱土正在默默地以无机方式大量吸收二氧化碳。”
也有学者对此提出疑义，并在《科学》杂志撰文，质疑上述结论的可信度。文章认为该研究并没有解释清楚盐碱土吸收后二氧化碳的去向，夜间吸收的二氧化碳也许会在白天释放出来。
地下咸水层是被盐碱土吸收的二氧化碳最终归属地
为进一步解释盐碱土吸收二氧化碳的去向，破解“碳黑洞”问题，2008年10月，新疆生地所牵头，并联合德国、比利时的科学家以及中科院植物所、中国农业大学、兰州大学、石河子大学的研究者们成立了课题组，开始集中力量进行攻关。
科学家们研究了塔克拉玛干沙漠由沙漠边缘至中心的地下水中碳的年龄，发现由边缘至中心碳的年龄逐渐增加。结合其他研究证据，他们推论：由于新疆荒漠区特殊的山盆体系，荒漠绿洲地下水位高于沙漠，且在该区荒漠海拔一般高于沙漠。夜间当盐碱土吸收二氧化碳后，由于绿洲与沙漠交界处地下水的频繁活动，吸收的二氧化碳被盐碱水带至沙漠，并被深埋于沙漠之下，因而，形成了巨大的沙漠区地下咸水“碳库”。
“简单说就是，碳通过绿洲区农田灌溉淋洗和荒漠区洪水以及地下水波动，被带入地下咸水。地下咸水层就是干旱区物质的最终归宿地。”新疆生地所所长陈曦说，“无机碳的载体是灌溉洗盐的水，而
碳进入地下咸水的通道即为地下水之补给通道。水接触盐碱土变为咸水，咸水溶解、携带大量二氧化碳渗入地下咸水层，从而形成碳汇。”
之后，经过缜密的计算，基于中亚干旱区盐碱土无机吸收碳结果，科学家们估算出全球干旱区每年无机碳吸收为1.26PgC，即盐碱土吸收二氧化碳为12.6亿吨，是联合国政府间气候变化专门委员会估算失汇的19亿吨的70%。
至此，令人迷惑的“碳黑洞”被破解了。
荒漠—绿洲复合体成为海洋之外的又一个大“碳库”
科学家介绍说，大气中不断增高的二氧化碳，总归要排放到一些去处，这些去处，科学家们称之为“碳库”，以无机(碳酸盐、碳酸氢盐)或有机(碳水化合物)的方式存放，呈现一个不断变化的平衡状态。这个排放与存放过程，也就是碳循环的过程。
地球上的碳库主要是三大块：一是占全球表面积3/4的海洋，碱性海水对二氧化碳的无机吸收约为全球的一半；二是土壤，在土壤圈中，仅最上层1米以上的有机碳储量就在15000亿吨至16000亿吨，比大气(7500亿吨)和植被(5600亿吨)碳储量的总和还要多；三是大气和植被。
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