科学家在南方冰川中发现前所未见的钚 来自太空的撞击沉降物？

国际冰川学联合会（IFJ PAN）的科学家发现，不同半球的钚同位素积累存在显著差异，其独特的异常现象与火星-96航天器坠毁等事件有关。 他们对冰川上的冰晶石进行的大规模研究揭示了冰晶石在集中放射性污染物方面的关键作用，引起了生态学方面的关注，并促使他们开展进一步的研究。

核物理研究所（Institute of Nuclear Physics PAN）的科学家们最近进行的调查为了解钚同位素在南半球冰川上的积累情况提供了新的视角。

通过分析冰川上形成和聚集的冰川沉积物，研究人员不仅发现了两个半球之间同位素浓度的显著差异，还发现了前所未有的异常现象。 这些异常现象可能与火星-96航天器坠毁等事件有关。

冰川不仅是山区景观的一道风景线，而且在全球淡水储备中发挥着至关重要的作用。 然而，全球变暖导致的冰川融化带来了严重威胁。 这些威胁包括海平面上升和对水力发电至关重要的水资源减少。

此外，随着冰川融化，它们会释放出放射性核素和其他污染物，这些污染物可能会迁移到附近的生态系统中。 在那里，这些污染物可能会累积，进入食物链，并可能破坏环境平衡。

由于自然过程和人类活动，环境中存在放射性元素。 人工放射性核素（如钚）主要通过核试验、反应堆事故或含有放射性能源的卫星和空间探测器的故障释放到环境中。

这些物质主要通过大气传播，在包括冰川在内的不同生态系统中以称为冰晶石的深色沉积物形式积累。 一个典型的冰晶石洞直径和深度不超过几十厘米。 在其底部，有一种称为冰冻岩的深色沉积物。 它含有有机物质和污染物，即放射性核素、重金属、杀虫剂、微塑料或抗生素。 这些沉积物可能会对当地生态系统构成潜在威胁。

一个典型的冰洞。 资料来源：IFJ PAN

波兰科学院核物理研究所（IFJ PAN）利用新型质谱分析方法进行的最新研究使研究人员建立了南北半球冰川中钚同位素（238，239，240Pu）数据库。

所分析的冰晶石样本来自全球九个地区的 49 个冰川，包括北极、阿尔卑斯、喜马拉雅和南极洲。 这些材料由一个国际研究小组在 2000-2020 年间收集，研究经费来自国家科学中心的一个项目。

"这是首次对低温陨石样本中的钚浓度进行如此大规模的分析"--《全环境科学》（Science of the Total Environment）杂志上发表文章的发起人和第一作者 Edyta Łokas 博士（IFJ PAN）说。

研究结果提供了有关冰川中钚同位素的积累、分布和来源的独特信息。 239+240钚活度的浓度在北半球比在南半球高得多，这反映了核武器试验产生的钚在两个半球之间的不均匀沉积。 在北半球，斯堪的纳维亚半岛和阿尔卑斯山脉的钚浓度最高。 在238Pu的情况下，没有发现半球之间存在相关差异。 南半球的冰晶石在钚活性和质量比方面都具有高度的异质性。

Edyta Łokas 博士从冰川中采集冰晶石样本。 图片来源：IFJ PAN

在巴塔哥尼亚Exploradores冰川的冰碛物中首次观测到了238Pu/239+240Pu的同位素比率，这是迄今为止在文献中从未见过的。 研究人员推测，238Pu过量可能与苏联太空探测器MARS-96的坠落有关。 该太空探测器含有一个238Pu的发生器，这可能是附近冰川上这种同位素浓度较高的原因。 研究结果是首次观测到南半球钚同位素比值异常。

此外，来自南美洲冰川的冰晶石样本显示出240Pu/239Pu的质量比明显偏离文献中发现的质量比，这可能表明钚的主要来源与法属波利尼西亚地区进行的低空核试验有关。

冰川表面钚同位素沉积示意图。 资料来源：IFJ PAN

"我们观测到的冰冻岩中的钚活性浓度--尤其是在北半球--比用于监测环境的其他环境基质（如地衣、苔藓、土壤和沉积物）中的浓度高出几个数量级。 同时，我们的发现还强调了低温冻土在积累放射性污染物方面的重要性，这些污染物可能会对周围的动植物群构成潜在威胁，同时它们还能帮助我们追踪这些污染物的扩散情况"。 Edyta Łokas 博士指出。

来自 IFJ PAN 的研究小组将继续他们的工作。 与克拉科夫 AGH 大学合作进行的下一项调查是在挪威的约斯特达尔布林冰盖进行的。 这次考察于 2024 年 8 月组织，旨在更好地了解污染物在冰川中的积累过程及其来源。

编译自/ScitechDaily