阿什利·斯特里克蘭

CNN記者阿什莉·斯特里克蘭報道

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Fri東部時間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

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一個國際研究小組已經(jīng)成功地從南極洲鉆取了一個9186英尺(2800米)長的冰芯，可以追溯到120萬年前。樣本延伸得如此之深，以至于到達(dá)了南極冰蓋下的基巖。

這個核心幾乎有25個足球場那么長，或者比帝國大廈的天線頂端還要高6.5倍，是一臺“時間機器”，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目團(tuán)隊Beyond EPICA的協(xié)調(diào)員Carlo Barbante說。

意大利威尼斯Ca' Foscari大學(xué)教授、意大利國家研究委員會極地科學(xué)研究所高級準(zhǔn)成員Barbante說，研究小組已將巖芯切成3.2英尺(1米)長的碎片，儲存在絕緣盒中，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。該地點距離意大利-法國Concordia研究站21英里(34公里)，經(jīng)常受到強風(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間變化的最大遺留問題提供答案。

“冰核中的氣泡提供了過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通過電子郵件說。“通過分析這些，我們可以重建地球氣候如何對氣候驅(qū)動因素的變化做出反應(yīng)，如太陽輻射、火山活動和軌道變化。這些數(shù)據(jù)有助于我們理解幾十萬年來溫室氣體和全球氣溫之間錯綜復(fù)雜的關(guān)系，現(xiàn)在已經(jīng)到了120萬年，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100萬年前是什么導(dǎo)致了地球冰河時代的突然轉(zhuǎn)變，這一事件幾乎導(dǎo)致了古代人類祖先的滅絕。

冰芯切片儲存在南極的一個洞穴里，直到它們可以被運到其他機構(gòu)進(jìn)行分析。PNRA/IPEV

冰冷的里程碑

研究人員在歐洲委員會資助的“超越史詩——最古老的冰項目”的第四次活動中收集了冰芯。這項活動發(fā)生在11月中旬至1月中旬最近的南極夏季?？偟膩碚f，在過去的四個夏天里，來自12個歐洲科學(xué)機構(gòu)的專家花了200多天來鉆探和處理冰層。

該計劃建立在1996年至2008年的最初EPICA項目的目標(biāo)之上。在此期間，研究人員鉆了一個深冰芯，發(fā)現(xiàn)了過去80萬年氣候和大氣溫室氣體之間的聯(lián)系。在最近的活動中收集的核心標(biāo)志著一個新的里程碑，創(chuàng)造了一個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。

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對原始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100萬年前曾經(jīng)歷過41000年的冰期。

Beyond EPICA項目始于2016年，目標(biāo)是找到更古老的冰，可以指出為什么會發(fā)生這種轉(zhuǎn)變，對正確地點的搜索始于使用雷達(dá)勘測。

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

英國南極調(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:“我們需要一個適居地——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。”

一張鳥瞰圖顯示了南極洲偏遠(yuǎn)的小圓頂C遺址，一個國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，這種情況就會發(fā)生。如果冰層太厚，我們可能會因融化而失去最低和最古老的冰層，”馬爾瓦尼說?！斑@就是為什么我們在鉆探開始前花了很大力氣勘察候選區(qū)域，以找到合適的地點?！?/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)隊必須努力防止鉆頭故障，并確保機電巖心鉆機穿過冰層。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，每一米冰可以包含多達(dá)13000年的氣候數(shù)據(jù)。

來自古冰的洞見

當(dāng)團(tuán)隊成員取回核心時，他們找到了他們要找的東西。該小組說，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，來源不明。

被困在冰核最深處的顆粒和氣泡可以揭示120萬年前地球的氣候。PNRA/IPEV

分析冰層有助于檢驗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)上次無冰的時間。

英國南極調(diào)查局的穆爾瓦尼在一份聲明中說:“當(dāng)我們鉆得更深時，看到冰河時代是令人興奮的，特別是當(dāng)我們知道我們鉆的冰比80萬年前結(jié)束的EPICA記錄更古老時?！薄斑@個120萬年的記錄將為我們提供幾個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。”

Barbante說，發(fā)生在120萬年至90萬年前的中更新世過渡標(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€科學(xué)之謎，特別是關(guān)于溫室氣體和冰蓋動力學(xué)的作用，”他說?！癇eyond EPICA冰芯為直接測量這一關(guān)鍵時期的大氣條件提供了前所未有的機會，有可能解開為什么會發(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?！?/span>

在中更新世過渡時期，冰河期變得更長更激烈，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2023年的研究，全球人口在93萬年至81.3萬年前也下降到約1280個繁殖個體，然后在約11.7萬年的時間里一直保持這一水平。這項研究的作者認(rèn)為這一事件“將人類祖先帶到了滅絕的邊緣”，但其他人對此持懷疑態(tài)度。

不管怎樣，冰芯可能包含了為什么冰河時期長度發(fā)生變化的證據(jù)。

該團(tuán)隊在現(xiàn)場的加熱鉆井帳篷中一天24小時輪流居住、睡覺、吃飯和工作。PNRA/IPEV

空氣中的東西(氣泡)

冰核包含隨著時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去的表現(xiàn)，從而更好地預(yù)測未來的變化——并提供我們的星球如何應(yīng)對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吉姆·懷特在一封電子郵件中說。“它們的獨特之處在于，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關(guān)鍵的氣候變量是如何相互作用的?！?/span>

懷特沒有參與取回冰核。但他說，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態(tài)的信息，其重要性怎么強調(diào)都不為過?！?/span>

在現(xiàn)場進(jìn)行初步分析的同時，冰芯切片將由破冰船Laura Bassi運送回歐洲，裝在專門的冷藏容器中，以保持完美的溫度。Barbante預(yù)計，這項研究將是一項多年的努力，因為科學(xué)家們將深入測量冰中氣體和塵埃粒子的濃度。

與此同時，超越EPICA項目以及其他國際協(xié)會將尋找可能揭示更長氣候記錄的更古老的冰。Barbante說，但是這樣的努力將需要更先進(jìn)的技術(shù)和計劃。

他說:“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?！?/span>