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(wàn)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(bào)道，冰中的氣泡包含了上新世的空氣。上新世是冰河時(shí)代前的一個(gè)時(shí)期，當(dāng)時(shí)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(duì)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)汀Ｔ?70萬(wàn)年至100萬(wàn)年前，隨著上新世結(jié)束、冰河時(shí)代開始，地球氣候發(fā)生劇烈變化，導(dǎo)致冰河時(shí)代變得更長(zhǎng)，影響更為廣泛。二氧化碳水平略有下降。

美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)地球化學(xué)家、美國(guó)最古老冰川勘探中心（COLDEX）負(fù)責(zé)人Ed Brook強(qiáng)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(huì)上介紹了上述發(fā)現(xiàn)。Brook補(bǔ)充說(shuō)，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(xiàng)工作的英國(guó)劍橋大學(xué)古氣候?qū)W家Eric Wolff說(shuō)，距今600萬(wàn)年至300萬(wàn)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(shí)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(méi)有什么比取出一個(gè)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(gè)當(dāng)時(shí)最古老的連續(xù)冰芯被鉆取出來(lái)，距今有80萬(wàn)年的歷史。

2019年，COLDEX團(tuán)隊(duì)報(bào)告了有270萬(wàn)年歷史的冰層，并公布了對(duì)150萬(wàn)年前氣泡中的溫室氣體的分析。現(xiàn)在，COLDEX團(tuán)隊(duì)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(guó)伍茲霍爾海洋研究所古氣候?qū)W家Sarah Shackleton團(tuán)隊(duì)分析了冰氣泡中的氬同位素。但這項(xiàng)研究消耗了大量的冰，幾乎沒(méi)有留下一個(gè)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(shuō)，目前該團(tuán)隊(duì)只在這塊有600萬(wàn)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(gè)季節(jié)，Brook和同事已成功鉆到300萬(wàn)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(gè)古代空氣樣本，包括來(lái)自上新世的首個(gè)樣本。未參與這項(xiàng)研究的瑞士伯爾尼大學(xué)古氣候?qū)W家Hubertus Fischer說(shuō)：“這是獨(dú)一無(wú)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(shí)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(guó)俄亥俄州立大學(xué)古氣候?qū)W家Julia Marks Peterson說(shuō)，沒(méi)有一個(gè)超過(guò)100萬(wàn)年的藍(lán)冰樣本中的二氧化碳含量超過(guò)300ppm。

溫室氣體數(shù)據(jù)還引發(fā)了人們對(duì)大約120萬(wàn)年前開始的神秘氣候變化的質(zhì)疑。那時(shí)，某種原因?qū)е卤訒r(shí)代變得更長(zhǎng)、變化更強(qiáng)烈，從溫和的4萬(wàn)年周期變?yōu)閯×业?0萬(wàn)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(wú)法在4萬(wàn)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(bào)道的一項(xiàng)新的氣候記錄支持了這一觀點(diǎn)。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(méi)有看到二氧化碳水平有多大變化。”Marks Peterson說(shuō)，“雖然這并不意味著沒(méi)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(shí)代變化的原因，研究人員希望找到一個(gè)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’”。

（文樂(lè)樂(lè)）

來(lái)源： 中國(guó)科學(xué)報(bào)