南極洲六百萬年冰層開啟地球過去之窗

编辑者: Alex Khohlov

在東南極洲偏遠地區的艾倫丘陵,研究人員提取了一份年齡達六百萬年的冰芯樣本——這是迄今直接定年最古老的冰層,其中封存著古老空氣。這項發現為一個氣候明顯較暖、海平面顯著較高、大氣中溫室氣體濃度迥異的時代,提供了罕見的窺探途徑。

這項研究由伍茲霍爾海洋研究所的莎拉·沙克爾頓和普林斯頓大學的約翰·希金斯領導,他們隸屬於COLDEX古冰研究中心。該計畫彙集了十五個美國科研機構,由俄勒岡州立大學主導。科學家們在海拔兩千公尺的野外營地工作,僅需鑽探一百至兩百公尺深的井,便能觸及最古老的冰層。得益於冰流與地形——陡峭山脈與峽谷——的特殊交互作用,此處的古老冰層比冰蓋中心更接近地表,更易於研究;在冰蓋中心,則需從超過兩千公尺的深度提取。

直接定年得以實現,歸功於對氣泡中氬同位素組成的直接測量。此方法不同於間接推斷,無需假設冰層連續沉積,因而能確保樣本年齡的可靠性。這項發表於《美國國家科學院院刊》的研究顯示,艾倫丘陵的冰層比先前連續冰芯紀錄——八十萬年——古老六倍。

對冰層本身氧同位素的分析揭示了戲劇性的圖景:該地區在六百萬年間經歷了約攝氏十二度的漸進但持續的降溫。這是首次對南極洲如此長時間跨度降溫的直接測量。同時,冰層樣本使人們得以重建那個古老時代——中新世與上新世——大氣中溫室氣體的濃度,當時地球氣候與今日截然不同。

與過去八十萬年的連續紀錄不同,所獲樣本並非連貫的編年史,而是離散的氣候「快照」——被較年輕冰層分隔的片段。然而,正是這種片段性拓展了科學視野:它使人們得以窺見過去僅能推測的時代。COLDEX主任、俄勒岡州立大學古氣候學家艾德·布魯克指出,這項發現遠超預期:科學家們原本預計發現年齡達三百萬年的冰層,卻發現了兩倍古老的樣本。

在全球科學背景下,COLDEX是數個展開友好競賽、拓展冰層檔案邊界的團隊之一。一個歐洲團隊近期宣稱發現了達到1,2百萬年的連續冰芯,但艾倫丘陵的發現將時間尺度推前了數百萬年——儘管是片段而非連續柱狀。

未來數年,COLDEX團隊計畫在艾倫丘陵地區進行新的探險。目標雄心勃勃:獲取更古老的樣本,以及更詳細的「氣候快照」,並將其拼湊成完整的馬賽克。這些工作預計在2026至2031年間進行,可能大幅增進我們對自然氣候波動及驅動地球系統演化機制的理解。

這類發現提醒我們地球氣候系統的脆弱。來自遠古的直接證據,不僅是過去時代的象徵,更是理解當代變遷的真正鑰匙。當我們見證氣候在數百萬年間的變化,便能評估當今變化的規模與速度,並預見其可能導向何方。

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來源

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