阿什利·斯特里克蘭

CNN記者阿什莉·斯特里克蘭報(bào)道

7分鐘閱讀

Fri東部時(shí)間2025年1月10日下午7:09發(fā)布

從南極小圓頂C站采集的冰芯可以在鉆頭內(nèi)部看到。PNRA/IPEV

注冊(cè)美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)的神奇理論科學(xué)時(shí)事通訊。探索宇宙的迷人發(fā)現(xiàn)，科學(xué)進(jìn)步和更多的新聞。

美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)

—

一個(gè)國(guó)際研究小組已經(jīng)成功地從南極洲鉆取了一個(gè)9186英尺(2800米)長(zhǎng)的冰芯，可以追溯到120萬(wàn)年前。樣本延伸得如此之深，以至于到達(dá)了南極冰蓋下的基巖。

這個(gè)核心幾乎有25個(gè)足球場(chǎng)那么長(zhǎng)，或者比帝國(guó)大廈的天線頂端還要高6.5倍，是一臺(tái)“時(shí)間機(jī)器”，可以捕捉“地球氣候的非凡檔案”，收集核心的歐洲南極冰芯項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)Beyond EPICA的協(xié)調(diào)員Carlo Barbante說(shuō)。

意大利威尼斯Ca' Foscari大學(xué)教授、意大利國(guó)家研究委員會(huì)極地科學(xué)研究所高級(jí)準(zhǔn)成員Barbante說(shuō)，研究小組已將巖芯切成3.2英尺(1米)長(zhǎng)的碎片，儲(chǔ)存在絕緣盒中，以便進(jìn)行研究。

核心是從小圓頂C收集的，這是地球上最惡劣和最極端的地方之一。該地點(diǎn)距離意大利-法國(guó)Concordia研究站21英里(34公里)，經(jīng)常受到強(qiáng)風(fēng)和零下40華氏度(零下40攝氏度)以下幾乎恒定的溫度的沖擊。

這些冰是地球上最古老的鉆孔，可以為地球氣候如何隨時(shí)間變化的最大遺留問(wèn)題提供答案。

“冰核中的氣泡提供了過(guò)去大氣成分的直接快照，包括二氧化碳和甲烷等溫室氣體的濃度，”Barbante通過(guò)電子郵件說(shuō)?！巴ㄟ^(guò)分析這些，我們可以重建地球氣候如何對(duì)氣候驅(qū)動(dòng)因素的變化做出反應(yīng)，如太陽(yáng)輻射、火山活動(dòng)和軌道變化。這些數(shù)據(jù)有助于我們理解幾十萬(wàn)年來(lái)溫室氣體和全球氣溫之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，現(xiàn)在已經(jīng)到了120萬(wàn)年，希望能更久?！?/span>

根據(jù)最近的研究，科學(xué)家們還希望這些冰能夠揭示大約100萬(wàn)年前是什么導(dǎo)致了地球冰河時(shí)代的突然轉(zhuǎn)變，這一事件幾乎導(dǎo)致了古代人類祖先的滅絕。

冰芯切片儲(chǔ)存在南極的一個(gè)洞穴里，直到它們可以被運(yùn)到其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。PNRA/IPEV

冰冷的里程碑

研究人員在歐洲委員會(huì)資助的“超越史詩(shī)——最古老的冰項(xiàng)目”的第四次活動(dòng)中收集了冰芯。這項(xiàng)活動(dòng)發(fā)生在11月中旬至1月中旬最近的南極夏季?？偟膩?lái)說(shuō)，在過(guò)去的四個(gè)夏天里，來(lái)自12個(gè)歐洲科學(xué)機(jī)構(gòu)的專家花了200多天來(lái)鉆探和處理冰層。

該計(jì)劃建立在1996年至2008年的最初EPICA項(xiàng)目的目標(biāo)之上。在此期間，研究人員鉆了一個(gè)深冰芯，發(fā)現(xiàn)了過(guò)去80萬(wàn)年氣候和大氣溫室氣體之間的聯(lián)系。在最近的活動(dòng)中收集的核心標(biāo)志著一個(gè)新的里程碑，創(chuàng)造了一個(gè)更早的地球氣候的連續(xù)記錄。

一名科學(xué)家拿著一塊從南極洲西部提取的冰芯，上面有氣泡。

相關(guān)文章

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)南極洲過(guò)去發(fā)生了驚人的變化，這可能預(yù)示著未來(lái)毀滅性的海平面上升

對(duì)原始EPICA核心的研究表明，地球氣候經(jīng)歷了100，000年的寒冷冰期或冰川期周期，其間穿插著溫暖期。但這一發(fā)現(xiàn)與海洋沉積物不符，海洋沉積物揭示了地球在100萬(wàn)年前曾經(jīng)歷過(guò)41000年的冰期。

Beyond EPICA項(xiàng)目始于2016年，目標(biāo)是找到更古老的冰，可以指出為什么會(huì)發(fā)生這種轉(zhuǎn)變，對(duì)正確地點(diǎn)的搜索始于使用雷達(dá)勘測(cè)。

該領(lǐng)域的首席研究員、哥廷根大學(xué)和德國(guó)阿爾弗雷德·魏格納研究所的聯(lián)合教授弗蘭克·威廉姆說(shuō)，無(wú)線電回聲探測(cè)技術(shù)幫助團(tuán)隊(duì)成員鎖定了可能含有他們正在尋找的時(shí)間膠囊的冰。

英國(guó)南極調(diào)查局的冰川學(xué)家和古氣候?qū)W家羅伯特·馬爾瓦尼博士說(shuō):“我們需要一個(gè)適居地——冰的厚度足以在最深處獲得清晰的氣候記錄，但又不能厚到最古老的冰已經(jīng)融化了?！?/span>

一張鳥(niǎo)瞰圖顯示了南極洲偏遠(yuǎn)的小圓頂C遺址，一個(gè)國(guó)際小組在那里鉆取了古老的冰樣本。PNRA/IPEV

“當(dāng)從地球地幔逸出的熱量被一層厚厚的絕熱冰所阻隔時(shí)，這種情況就會(huì)發(fā)生。如果冰層太厚，我們可能會(huì)因融化而失去最低和最古老的冰層，”馬爾瓦尼說(shuō)?！斑@就是為什么我們?cè)阢@探開(kāi)始前花了很大力氣勘察候選區(qū)域，以找到合適的地點(diǎn)?！?/span>

小穹頂C位于南極中部高原，海拔高達(dá)10498英尺(3200米)，面臨著眾多挑戰(zhàn)。該團(tuán)隊(duì)必須努力防止鉆頭故障，并確保機(jī)電巖心鉆機(jī)穿過(guò)冰層。該領(lǐng)域的首席科學(xué)家、丹麥哥本哈根大學(xué)博士后研究員朱利安·韋斯特霍夫說(shuō)，每一米冰可以包含多達(dá)13000年的氣候數(shù)據(jù)。

來(lái)自古冰的洞見(jiàn)

當(dāng)團(tuán)隊(duì)成員取回核心時(shí)，他們找到了他們要找的東西。該小組說(shuō)，基巖上方最底部688英尺(210米)的核心由嚴(yán)重變形的舊冰組成，可能是混合的，重新凍結(jié)的，來(lái)源不明。

被困在冰核最深處的顆粒和氣泡可以揭示120萬(wàn)年前地球的氣候。PNRA/IPEV

分析冰層有助于檢驗(yàn)冰層下冰層如何重新凍結(jié)的理論。研究人員還將確定是否存在更古老的冰，如258萬(wàn)年前第四紀(jì)的冰，并提供冰下巖石的年代，以確定南極地區(qū)上次無(wú)冰的時(shí)間。

英國(guó)南極調(diào)查局的穆?tīng)柾吣嵩谝环萋暶髦姓f(shuō):“當(dāng)我們鉆得更深時(shí)，看到冰河時(shí)代是令人興奮的，特別是當(dāng)我們知道我們鉆的冰比80萬(wàn)年前結(jié)束的EPICA記錄更古老時(shí)?！薄斑@個(gè)120萬(wàn)年的記錄將為我們提供幾個(gè)41，000年的冰川周期，以便與原始EPICA核心的更近期數(shù)據(jù)進(jìn)行比較?！?/span>

Barbante說(shuō)，發(fā)生在120萬(wàn)年至90萬(wàn)年前的中更新世過(guò)渡標(biāo)志著地球冰川周期的根本轉(zhuǎn)變。

“這種轉(zhuǎn)變?nèi)匀皇且粋€(gè)科學(xué)之謎，特別是關(guān)于溫室氣體和冰蓋動(dòng)力學(xué)的作用，”他說(shuō)?！癇eyond EPICA冰芯為直接測(cè)量這一關(guān)鍵時(shí)期的大氣條件提供了前所未有的機(jī)會(huì)，有可能解開(kāi)為什么會(huì)發(fā)生這一轉(zhuǎn)變以及它如何塑造我們星球的氣候系統(tǒng)的答案。”

在中更新世過(guò)渡時(shí)期，冰河期變得更長(zhǎng)更激烈，導(dǎo)致溫度下降和氣候條件干燥。根據(jù)發(fā)表在《科學(xué)》(Science)雜志上的一項(xiàng)2023年的研究，全球人口在93萬(wàn)年至81.3萬(wàn)年前也下降到約1280個(gè)繁殖個(gè)體，然后在約11.7萬(wàn)年的時(shí)間里一直保持這一水平。這項(xiàng)研究的作者認(rèn)為這一事件“將人類祖先帶到了滅絕的邊緣”，但其他人對(duì)此持懷疑態(tài)度。

不管怎樣，冰芯可能包含了為什么冰河時(shí)期長(zhǎng)度發(fā)生變化的證據(jù)。

該團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)的加熱鉆井帳篷中一天24小時(shí)輪流居住、睡覺(jué)、吃飯和工作。PNRA/IPEV

空氣中的東西(氣泡)

冰核包含隨著時(shí)間的推移被壓縮的降雪層，捕獲氣泡和顆粒，可以分析這些氣泡和顆粒來(lái)揭示地球的溫度和大氣是如何變化的。

它們可以幫助科學(xué)家了解地球氣候在過(guò)去的表現(xiàn)，從而更好地預(yù)測(cè)未來(lái)的變化——并提供我們的星球如何應(yīng)對(duì)不同溫室氣體濃度的背景。

“南極冰核就像羅塞塔石碑，”北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的克拉弗家庭院長(zhǎng)吉姆·懷特在一封電子郵件中說(shuō)?！八鼈兊莫?dú)特之處在于，它們既能表達(dá)溫度，也能表達(dá)(二氧化碳)水平，這讓我們能夠看到這兩個(gè)關(guān)鍵的氣候變量是如何相互作用的?！?/span>

懷特沒(méi)有參與取回冰核。但他說(shuō)，冰有可能產(chǎn)生大量“關(guān)于我們星球上氣候變化的基本動(dòng)態(tài)的信息，其重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)?！?/span>

在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步分析的同時(shí)，冰芯切片將由破冰船Laura Bassi運(yùn)送回歐洲，裝在專門的冷藏容器中，以保持完美的溫度。Barbante預(yù)計(jì)，這項(xiàng)研究將是一項(xiàng)多年的努力，因?yàn)榭茖W(xué)家們將深入測(cè)量冰中氣體和塵埃粒子的濃度。

與此同時(shí)，超越EPICA項(xiàng)目以及其他國(guó)際協(xié)會(huì)將尋找可能揭示更長(zhǎng)氣候記錄的更古老的冰。Barbante說(shuō)，但是這樣的努力將需要更先進(jìn)的技術(shù)和計(jì)劃。

他說(shuō):“我們必須在南極洲找到其他地方，在那里我們可以檢索類似于我們正在研究的連續(xù)氣候記錄。”