600 萬年前在冰中發(fā)現(xiàn)的最古老的空氣

從南極洲地表深處挖掘出來的冰剛剛產(chǎn)生了人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的直接測(cè)年冰川冰和空氣樣本。

從數(shù)百米的冰川冰下逐漸積累，億萬年來艾倫·希爾斯，由冰川學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)莎拉·沙克爾頓伍茲霍爾海洋研究所的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)取回了埋藏了大約 600 萬年的樣本。

“冰芯就像時(shí)間機(jī)器，讓科學(xué)家們看看我們星球過去是什么樣子。”沙克爾頓說.

“艾倫山核心幫助我們比我們想象的要遠(yuǎn)得多。”

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因?yàn)槲覀兊男乔虻刭|(zhì)非?；钴S，所以發(fā)現(xiàn)過去氣候的記錄可能具有挑戰(zhàn)性。

南極洲是一個(gè)例外;在那里，冰雪的不斷堆積會(huì)困住并凍結(jié)物質(zhì)，從而形成地球氣候歷史的時(shí)間膠囊記錄.通過研究古代冰垂直核心從數(shù)百米厚的冰中提取，科學(xué)家可以重建我們星球過去的環(huán)境條件，至少在南極洲是這樣。

在艾倫山，藍(lán)冰濃度特別有價(jià)值。這是隨著時(shí)間的推移被壓縮的冰，擠出更大的氣泡并擴(kuò)大冰晶，從而使產(chǎn)生的冰吸收更紅色的波長(zhǎng)，使其呈現(xiàn)出明顯的藍(lán)色調(diào)。由于艾倫山不再因風(fēng)化和升華過程而積雪，因此較舊的冰比南極洲其他地區(qū)更靠近地表。

“我們?nèi)栽谘芯孔屓绱斯爬系谋谌绱丝拷乇淼牡胤缴娴拇_切條件，”沙克爾頓解釋道.

“除了地形之外，很可能是強(qiáng)風(fēng)和嚴(yán)寒的混合體。風(fēng)吹走了新雪，寒冷使冰變慢到幾乎停滯不前。這使得艾倫山成為世界上尋找淺舊冰的最佳地點(diǎn)之一，也是度過野外季節(jié)最艱難的地方之一。

雖然這塊冰沒有可見氣泡，它仍然含有微小的空氣袋，如此密集它們占據(jù)了冰晶體結(jié)構(gòu)中的微小空間。這些壓縮空氣袋因它們提供了了解地球早期氣候的窗口.

美國國家科學(xué)基金會(huì)科爾德克斯項(xiàng)目鉆探三艾倫山核心從 150、159 和 206 米（分別為 492、522 和 676 英尺）的深度。在這些巖心中，研究人員希望找到足夠古老的冰，以幫助挖掘上新世氣候。這個(gè)時(shí)代大約在 260 萬年前結(jié)束。

“我們知道這個(gè)地區(qū)的冰很古老，”古氣候?qū)W家兼 COLDEX 主任埃德·布魯克 （Ed Brook） 說俄亥俄州立大學(xué)。

“最初，我們?cè)鞠Ｍ业介L(zhǎng)達(dá) 300 萬年的冰，或者可能更古老一點(diǎn)，但這一發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的預(yù)期?！?/span>

當(dāng)他們對(duì)樣本進(jìn)行氬同位素測(cè)年時(shí)——一種允許直接測(cè)年的方法，而不是基于樣品周圍的其他材料進(jìn)行推斷測(cè)年——研究人員發(fā)現(xiàn)，三者中最深處的冰已有約 600 萬年的歷史，接近尾聲時(shí)中新世,大約 530 萬年前。

其他測(cè)試樣本更年輕，為研究人員提供了一系列跨越中新世末期和上新世大部分時(shí)間的快照。

接下來，研究人員進(jìn)行了氧同位素分析，以測(cè)量溫度條件在他們的每個(gè)“快照”中。

他們發(fā)現(xiàn)，600 萬年前，南極洲比現(xiàn)在高出約 12 攝氏度（22 華氏度），并且冷卻到當(dāng)前溫度是一個(gè)平穩(wěn)、漸進(jìn)的過程，而不是突然的過程。

展望未來，研究人員希望重建這些不同時(shí)間的地球大氣層內(nèi)容，以確定溫室氣體存在，濃度是多少，以及該概況如何隨時(shí)間變化。

當(dāng)然，他們將回到冰層中檢索更多困在冰里的數(shù)據(jù)。

“鑒于我們?cè)诎瑐惿桨l(fā)現(xiàn)的極其古老的冰層，我們還設(shè)計(jì)了一項(xiàng)針對(duì)該地區(qū)的全面、長(zhǎng)期的新研究，以嘗試在時(shí)間上進(jìn)一步延長(zhǎng)記錄，我們希望在 2026 年至 2031 年之間進(jìn)行。”布魯克說.

該研究已發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊.

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