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最古老蓝冰揭示地球古气候

来源:中国科学报2024-04-24 10:36

  科学家上周宣布,在南极洲发现的“蓝冰”有600万年的历史,是此前记录的地球最古老冰的两倍。这些冰打开了一扇了解地球古代气候的新窗口。

  据《科学》报道,冰中的气泡包含了上新世的空气。上新世是冰河时代前的一个时期,当时地球的温度比现在高出几摄氏度,二氧化碳含量可能和现在一样。但对气泡的初步分析表明,在上新世晚期,二氧化碳水平相当低。在270万年至100万年前,随着上新世结束、冰河时代开始,地球气候发生剧烈变化,导致冰河时代变得更长,影响更为广泛。二氧化碳水平略有下降。

  美国俄勒冈州立大学地球化学家、美国最古老冰川勘探中心(COLDEX)负责人Ed Brook强调,这些只是初步分析结果。上周,Brook在奥地利维也纳举行的欧洲地球物理联盟大会上介绍了上述发现。Brook补充说,即使是二氧化碳含量的微小下降,也能引发重大气候变化。

  未参与这项工作的英国剑桥大学古气候学家Eric Wolff说,距今600万年至300万年的最古老冰样本中的气候线索可能在冰与基岩相互作用时被破坏了。但较年轻的样本提供了一组前所未有的古代气候快照。“没有什么比取出一个气泡并打开它,然后放入质谱仪更直接的了。”

  大多数科学钻探人员的目标是南极内陆深处的冰,那里的雪年复一年地堆积,并在自重的作用下被挤压成整洁的冰层,保存着古老气泡的连续“档案”。2004年,一个当时最古老的连续冰芯被钻取出来,距今有80万年的历史。

  2019年,COLDEX团队报告了有270万年历史的冰层,并公布了对150万年前气泡中的温室气体的分析。现在,COLDEX团队又回到了南极艾伦山,找到了更古老的冰。

  为确定冰的年代,美国伍兹霍尔海洋研究所古气候学家Sarah Shackleton团队分析了冰气泡中的氩同位素。但这项研究消耗了大量的冰,几乎没有留下一个标准的8厘米冰芯,以进行同一冰层的其他分析。Brook说,目前该团队只在这块有600万年历史的冰上钻取了一些小冰芯,所以只知道它的年龄。明年夏天,研究人员将返回南极,采集更大的样本。

  但在上个季节,Brook和同事已成功钻到300万年前的巨型冰芯。这些截面有餐盘大小的冰芯产生了数百个古代空气样本,包括来自上新世的首个样本。未参与这项研究的瑞士伯尔尼大学古气候学家Hubertus Fischer说:“这是独一无二的快照。”

  科学家曾认为高浓度的二氧化碳是上新世变暖的原因。沉积物岩芯的数据,例如微小海藻和植物叶蜡的化学成分,表明当时的二氧化碳浓度可能与今天非自然的高水平相当——425ppm。但美国俄亥俄州立大学古气候学家Julia Marks Peterson说,没有一个超过100万年的蓝冰样本中的二氧化碳含量超过300ppm。

  温室气体数据还引发了人们对大约120万年前开始的神秘气候变化的质疑。那时,某种原因导致冰河时代变得更长、变化更强烈,从温和的4万年周期变为剧烈的10万年周期。关于这种变化的主流理论是,二氧化碳水平下降使冰盖变得太厚,以至于无法在4万年的周期内融化。

  根据沉积物岩芯中保存的线索,今年2月报道的一项新的气候记录支持了这一观点。但蓝冰中的发现表明,二氧化碳水平稳定在220至250ppm之间。“我们没有看到二氧化碳水平有多大变化。”Marks Peterson说,“虽然这并不意味着没有变化,但它可能比我们预期的要小。”

  为了找出真正引发冰河时代变化的原因,研究人员希望找到一个记录这一变化的连续冰芯。Wolff认为,找到这样的冰芯“是了解二氧化碳是否为这一变化的一部分的‘圣杯’”。

  (文乐乐)

[ 责编:涂子怡 ]
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