南极六百万年冰层打开地球过去之窗

编辑者: Alex Khohlov

在东南极洲偏远的艾伦丘陵地区,研究人员提取了一块年龄达六百万年的冰芯样本——这是迄今直接测定年代的最古老冰层,其中封存着古老空气。这一发现为人们提供了一个难得的窗口,得以窥见一个地球明显更温暖、海平面显著更高、大气中温室气体浓度与现在截然不同的时代。

这项研究由伍兹霍尔海洋研究所的莎拉·沙克尔顿和普林斯顿大学的约翰·希金斯领导,他们隶属于古老冰芯研究中心COLDEX。该计划汇集了美国十五个科研机构,由俄勒冈州立大学牵头。科学家们在海拔两千米的野外营地工作,钻探深度仅一百至两百米的钻孔,便触及了最古老的冰层。得益于冰川流动与地形——陡峭山峰和峡谷——的特殊相互作用,这里的古老冰层比冰盖中心更接近地表,更易于研究,而在冰盖中心,则需要从超过两千米的深度才能获取。

直接定年得以实现,得益于对气泡中氩同位素组成的直接测量。这种方法不同于间接方法,无需假设冰层连续分层,从而确保了样本年龄的可靠性。这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究表明,艾伦丘陵的冰层比此前连续冰芯纪录的八十万年古老六倍。

对冰层本身氧同位素的分析揭示了一幅戏剧性的图景:该地区在六百万年间逐渐但持续地降温——约十二摄氏度。这是对南极如此长时间尺度降温的首次直接测量。同时,冰样本使得重建那个古老时代——中新世和上新世时期——的大气温室气体浓度成为可能,当时地球气候与今天截然不同。

与过去八十万年的连续记录不同,所获样本并非连续的年表,而是气候的离散“快照”——被更年轻冰层分隔的片段。然而,正是这种片段性拓宽了科学视野:它使人们得以窥见以往只能推测的时代。COLDEX主任、俄勒冈州立大学古气候学家埃德·布鲁克指出,这一发现远超预期:科学家原本预计会发现年龄达三百万年的冰,却发现了古老一倍的样本。

在全球科学背景下,COLDEX是多个团队之一,它们正在进行友好的竞赛,以拓展冰层档案的边界。一个欧洲团队最近宣布发现了一段达到1,2百万年的连续冰芯,但艾伦丘陵的发现将时间尺度向前推进了数百万年——尽管是以离散片段而非连续柱状的形式。

未来几年,COLDEX团队计划对艾伦丘陵地区进行新的考察。目标雄心勃勃:获取更古老的样本和更详细的“气候快照”,并将其拼合成一幅完整的马赛克。工作预计从2026年持续到2031年,可能大大增进我们对自然气候波动以及驱动地球系统演变机制的理解。

这样的发现提醒我们行星气候系统的脆弱性。来自远古深处的直接证据不仅仅是过去时代的象征,更是理解当前变化的真正钥匙。当我们看到气候在数百万年间如何变化时,就有可能评估当今变化的规模和速度,并预见它们可能带来的后果。

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