冰芯:氣候變化的記錄者

有科研團隊宣佈,他們從南極洲鑽取出的一塊來自270萬年前的“百萬年冰芯”相比此前的“

記錄保持者”還要早出170萬年。在該冰芯的氣泡孔裡,儲藏著一些來自270萬年前地球大氣層的氣體。由此證明,270萬年前冰河時代才剛剛開始。科研人員根據對冰芯的研究發現,270萬年前冰河時代的二氧化碳水平還未達到300ppm(百萬分之一),相比現今的二氧化碳水平(405ppm)低許多,這或許能為“是什麼觸發了冰河時代?”的問題提供了線索。此前,許多遠古氣候預測模型曾預測,遠古時期低水平的二氧化碳濃度是推動當時地球進入一系列“冰河時代”的條件。

冰芯:氣候變化的記錄者

什麼是冰芯?顧名思義就是取自冰川內部的芯。大氣中的物質會隨大氣環流而抵達冰川上空,並沉降在冰雪表面,最終形成冰芯記錄。南極大陸冰蓋是由積雪本身的重量長年擠壓而成,稱作重力冰。在南極地區,由於氣溫低,積雪不融化,常年積雪形成一層層沉積物,年復一年,從底部至上逐漸形成一層層的冰層,越向上年代越新。冬季氣溫低,雪粒細而緊密;夏季氣溫高,雪粒粗而疏鬆;因而,冬夏季積雪形成的冰層之間具有顯著的層理結構差異,宛如樹幹的年輪一樣,用這種直觀的方法可辨認約90米厚的冰層,代表近500年的冰沉積。

冰芯:氣候變化的記錄者

李亞煒 攝

並且,在冰芯裡可能存有幾萬年前的空氣,科學家們或者氣候學家們可以通過一定的方式,將冰芯內的空氣提取出來,並研究其成分,從而得到一些關於古代大氣或者古代氣候的信息,通過年代排序,可以預測未來氣候變化的走向。

另外,還可以通過分析冰芯的組成物質,如水和所含礦物,從而分析、推測到地下冰層或冰川底層的某些信息,便於研究地質、氣候的變化。例如,當人類在大氣中排放汙染物時,地球冰川中的冰就能夠將其捕獲。由於熱帶地區每年的雨季旱季交替模式,冰芯也能夠將曾經的大氣狀況記錄下來。雨季帶來了雪,旱季則帶來了塵土。一旦各種事物都沉澱在冰川中,季節的交替變換就會像條紋一樣——“一條潔淨的,一條積滿灰塵的”顯示在冰塊中。無論是雪還是塵埃,空氣中的任何事物,最終都將被圈閉在冰川裡面。同時,還可以根據不同年份的冰層厚度確定當年的降水量。

在南極內陸區域,由於風速小,冰芯資料最理想。年代久遠的冰芯對於重建地球的歷史演化以及預測全球氣候和環境的演變意義重大。特別是南極冰芯直接記錄著遠古時代的大氣組成,蘊藏著珍貴的古氣候和古環境信息,不同深度的冰層,其物質成分可反映出不同年代的氣候信息,鑽取深層冰芯對研究地球氣候演變具有重要意義。

冰芯:氣候變化的記錄者


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