自然信息

科学家发现最古老冰芯

科学家发现最古老冰芯

南极洲的冰层就像一个时间胶囊，其中的古老气泡提供了数千年前的地球大气层快照。为了延长地球的气候记录，科学家一直在寻找最古老的冰层。如今，一个团队可能发现了“金矿”。

研究人员在横贯南极山脉的昂谷发现了一根近10 m长、充满沉积物的冰芯。他们估计这些冰有500万年的历史，可能是迄今为止发现的最古老的冰。科学家2022年7月15日发表在《冰冻圈》杂志上的用于测量冰芯年代的方法，可能为研究其他更古老的冰层样本铺平了道路。

大多数用于科研的冰芯都是从南极洲东部的一些地点收集的，那里的冰层由于降水而一层层沉积下来，甚至比昂谷的冰层更干净。几个国际团队正在竞相从这些更为有序的地下深层沉积物中提取最古老的连续冰芯，并希望能得到延伸至150万年前的无缝大气情况时间线。

新的方法可以确定更古老冰层样本的年代。这些样本是由冰川沉积而成的，因为它们更接近地表，所以更容易获取。这是文章主要作者Marie Bergelin的观点。作为一位冰川地质学家，她在美国北达科他大学工作期间曾参与了昂谷冰川项目。Bergelin并没有深入地下钻取冰芯，而是寻思：“我们还能在哪里找到古老的冰？我们还能去哪里找到独特的矿床？”

[]

2017—2018年，研究人员在昂谷收集了冰芯，他们选择的提取地点远离任何可能污染样本的落石区域。研究人员根据对该地区冰沉积情况的了解开发了一个模型，描述了稀有的铍、铝和氖同位素是如何随时间推移在冰中累积的。在将该模型的预测结果与10 m长冰芯中测得的同位素剖面进行比较后，他们估算出，在一定深度内，一些冰的历史大约有300万年。

在该深度以下，同位素浓度远高于预期，这使得研究小组得出结论，在昂谷的这一地区，两个独立的冰层相互堆叠。他们估计，其中更古老、更深的冰层年代在510万年到430万年前之间。

纽约城市大学冰川地质学家Alia Lesnek说：“他们实际上为这片冰层提供了以前无法做到的数据分析，这令人非常兴奋。”

其他研究人员对该结果表示质疑，因为Bergelin和同事没有收集到碳同位素水平等数据，而根据这些数据可能会得出不同的年代。科学家还想知道，该模型是否适用于昂谷以外的冰层。

Bergelin说，测量3种同位素应该足以得出结论，因为大多数研究只使用一种或两种同位素，而碳14的衰变速度太快，无法确定数百万年前的冰层年代。她认为，该模型可以应用于其他具有类似埋藏冰层的南极地区。

尽管如此，科学家仍然对该冰层的年代及其意义感到兴奋。“这项研究提供了非常有力的证据，证明冰芯或冰层样本可以保存300万年或400万年。”曾就职于普林斯顿大学的古气候学家Yuzhen Yan说，“这为未来的钻取作业开辟了新的可能性。”

目前，最古老的连续冰芯可以追溯到80万年前的气候记录。但科学家希望有一个不间断的环境记录，可以追溯到大约100万年前，当时地球气候发生了重大变化，冰河期的周期减缓。理解发生这种突然变化的原因，可能有助科学家明确今天的气候变暖将带来什么。

一些项目已经开始钻探。其中包括俄罗斯的VOICE项目和10个欧洲国家的合作项目Beyond EPICA。“我们的目标是从南极洲的不同地方获得多个冰芯，以确保记录的准确性。因此，只有一个国家或一个团体是不可能做到的。”日本东京国家极地研究所的古气候学家Kenji Kawamura说。