最古老藍(lán)冰揭示地球古氣候

　　科學(xué)家上周宣布，在南極洲發(fā)現(xiàn)的“藍(lán)冰”有600萬年的歷史，是此前記錄的地球最古老冰的兩倍。這些冰打開了一扇了解地球古代氣候的新窗口。

 

　　據(jù)《科學(xué)》報道，冰中的氣泡包含了上新世的空氣。上新世是冰河時代前的一個時期，當(dāng)時地球的溫度比現(xiàn)在高出幾攝氏度，二氧化碳含量可能和現(xiàn)在一樣。但對氣泡的初步分析表明，在上新世晚期，二氧化碳水平相當(dāng)?shù)?。?70萬年至100萬年前，隨著上新世結(jié)束、冰河時代開始，地球氣候發(fā)生劇烈變化，導(dǎo)致冰河時代變得更長，影響更為廣泛。二氧化碳水平略有下降。

 

　　美國俄勒岡州立大學(xué)地球化學(xué)家、美國最古老冰川勘探中心（COLDEX）負(fù)責(zé)人Ed Brook強調(diào)，這些只是初步分析結(jié)果。上周，Brook在奧地利維也納舉行的歐洲地球物理聯(lián)盟大會上介紹了上述發(fā)現(xiàn)。Brook補充說，即使是二氧化碳含量的微小下降，也能引發(fā)重大氣候變化。

 

　　未參與這項工作的英國劍橋大學(xué)古氣候?qū)W家Eric Wolff說，距今600萬年至300萬年的最古老冰樣本中的氣候線索可能在冰與基巖相互作用時被破壞了。但較年輕的樣本提供了一組前所未有的古代氣候快照。“沒有什么比取出一個氣泡并打開它，然后放入質(zhì)譜儀更直接的了。”

 

　　大多數(shù)科學(xué)鉆探人員的目標(biāo)是南極內(nèi)陸深處的冰，那里的雪年復(fù)一年地堆積，并在自重的作用下被擠壓成整潔的冰層，保存著古老氣泡的連續(xù)“檔案”。2004年，一個當(dāng)時最古老的連續(xù)冰芯被鉆取出來，距今有80萬年的歷史。

 

　　2019年，COLDEX團(tuán)隊報告了有270萬年歷史的冰層，并公布了對150萬年前氣泡中的溫室氣體的分析。現(xiàn)在，COLDEX團(tuán)隊又回到了南極艾倫山，找到了更古老的冰。

 

　　為確定冰的年代，美國伍茲霍爾海洋研究所古氣候?qū)W家Sarah Shackleton團(tuán)隊分析了冰氣泡中的氬同位素。但這項研究消耗了大量的冰，幾乎沒有留下一個標(biāo)準(zhǔn)的8厘米冰芯，以進(jìn)行同一冰層的其他分析。Brook說，目前該團(tuán)隊只在這塊有600萬年歷史的冰上鉆取了一些小冰芯，所以只知道它的年齡。明年夏天，研究人員將返回南極，采集更大的樣本。

 

　　但在上個季節(jié)，Brook和同事已成功鉆到300萬年前的巨型冰芯。這些截面有餐盤大小的冰芯產(chǎn)生了數(shù)百個古代空氣樣本，包括來自上新世的首個樣本。未參與這項研究的瑞士伯爾尼大學(xué)古氣候?qū)W家Hubertus Fischer說：“這是獨一無二的快照。”

 

　　科學(xué)家曾認(rèn)為高濃度的二氧化碳是上新世變暖的原因。沉積物巖芯的數(shù)據(jù)，例如微小海藻和植物葉蠟的化學(xué)成分，表明當(dāng)時的二氧化碳濃度可能與今天非自然的高水平相當(dāng)——425ppm。但美國俄亥俄州立大學(xué)古氣候?qū)W家Julia Marks Peterson說，沒有一個超過100萬年的藍(lán)冰樣本中的二氧化碳含量超過300ppm。

 

　　溫室氣體數(shù)據(jù)還引發(fā)了人們對大約120萬年前開始的神秘氣候變化的質(zhì)疑。那時，某種原因?qū)е卤訒r代變得更長、變化更強烈，從溫和的4萬年周期變?yōu)閯×业?0萬年周期。關(guān)于這種變化的主流理論是，二氧化碳水平下降使冰蓋變得太厚，以至于無法在4萬年的周期內(nèi)融化。

 

　　根據(jù)沉積物巖芯中保存的線索，今年2月報道的一項新的氣候記錄支持了這一觀點。但藍(lán)冰中的發(fā)現(xiàn)表明，二氧化碳水平穩(wěn)定在220至250ppm之間。“我們沒有看到二氧化碳水平有多大變化。”Marks Peterson說，“雖然這并不意味著沒有變化，但它可能比我們預(yù)期的要小。”

 

　　為了找出真正引發(fā)冰河時代變化的原因，研究人員希望找到一個記錄這一變化的連續(xù)冰芯。Wolff認(rèn)為，找到這樣的冰芯“是了解二氧化碳是否為這一變化的一部分的‘圣杯’”。