科學家在南極挖到 600 萬年前的“冰疙瘩”，里面裹著史前空氣

IT之家 11 月 3 日消息，美國科學家團隊在南極洲東部艾倫丘陵（Allan Hills）地區發現了地球上迄今直接測定年代最古老的冰層和其中封存的空氣。

根據上周發表于《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）的一項新研究，這些距今約 600 萬年的冰層及其內部包裹的微小氣泡，為科學家了解地球過去的氣候提供了前所未有的窗口。

研究人員測定的艾倫丘陵最古老冰樣形成于 600 萬年前，這一時期地球的地質證據充分表明，全球氣溫遠高于現今，海平面也顯著更高。

該研究由伍茲霍爾海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）的莎拉?沙克爾頓（Sarah Shackleton）和普林斯頓大學（Princeton University）的約翰?希金斯（John Higgins）共同領導。二人均隸屬于由美國國家科學基金會（NSF）資助、俄勒岡州立大學（Oregon State University）牽頭的“最古老冰層探索中心”（Center for Oldest Ice Exploration, COLDEX）。該中心匯集了 15 所美國研究機構，致力于探尋南極冰蓋 —— 地球上最大的冰體 —— 中保存的古老氣候記錄。

“冰芯如同時光機，使科學家得以一窺地球過去的樣貌，”曾多次參與艾倫丘陵冰芯鉆探工作的沙克爾頓表示，“艾倫丘陵的冰芯讓我們回溯的時間遠超此前想象。”

COLDEX 主任、俄勒岡州立大學地球、海洋與大氣科學學院古氣候學家艾德?布魯克（Ed Brook）指出，這是 COLDEX 自 2021 年獲得 NSF 科學技術中心資助以來取得的最重要發現。“我們早就知道該地區的冰層年代久遠。最初，我們期望能找到最多 300 萬年、或許稍老一些的冰層，但此次發現大大超出了我們的預期。”

據IT之家了解，目前，全球多個科研團隊正展開友好的競賽，競相突破此前 80 萬年的冰芯記錄極限。近期，一支歐洲團隊宣布在南極洲東部內陸獲得一段連續冰芯，年代達 120 萬年。

COLDEX 團隊則探索了一種不同的古老冰層保存環境。他們在南極洲東部偏遠的艾倫丘陵野外營地長期駐扎，于冰蓋邊緣多個地點鉆探 100 至 200 米深。在這些地點，冰流運動與崎嶇的山地地形共同作用，使古老冰層得以保存并抬升至靠近地表的位置，從而更易于獲取。相比之下，在南極洲東部內陸獲取最古老的連續冰芯通常需要鉆探超過 2000 米深。

“我們仍在研究究竟是哪些具體條件使如此古老的冰層能夠如此接近地表而得以保存，”沙克爾頓說，“除地形因素外，很可能還涉及強風與極寒的共同作用：強風不斷吹走新降積雪，而極寒則幾乎使冰層停止流動。這使得艾倫丘陵成為全球尋找淺層古老冰層的最佳地點之一，同時也是野外作業最艱苦的地區之一。”

這些新獲取的冰芯中封存的空氣，使科學家能夠通過精確測量惰性氣體氬（argon）的一種同位素，直接確定冰的年代。意味著科學家測量的是冰本身中能表明年齡的物質，而非基于相關特征或沉積物進行推斷。

研究人員指出，盡管這些古老冰層記錄并不連續，但其年代之久遠前所未有。希金斯解釋道：“通過測定大量樣本，研究團隊建立了一個我們稱之為‘氣候快照’的資料庫，其時間跨度約為此前已知冰芯數據的六倍，這對南極洲內陸冰芯中更詳細的較新數據起到了補充作用。”

通過對冰中氧同位素的測量所得到的溫度記錄顯示，該區域在過去 600 萬年間經歷了約 12 攝氏度的長期、漸進式降溫。這是人類首次直接量化南極洲在過去 600 萬年間的降溫幅度。

目前，科研人員正持續對這些冰芯進行研究，旨在重建歷史大氣溫室氣體濃度和海洋熱含量，這對于理解自然氣候變化的驅動機制具有重要意義。

布魯克表示，COLDEX 團隊將在未來幾個月重返艾倫丘陵開展更多鉆探工作，有望獲取更詳盡的氣候快照，甚至發現年代更久遠的冰層，“鑒于我們在艾倫丘陵已發現如此古老的冰層，我們已設計了一項全面的長期研究計劃，力求進一步將記錄向更久遠的年代延伸，預計將于 2026 至 2031 年間實施。”