科学家在南极挖到 600 万年前的“冰疙瘩”，里面裹着史前空气

IT之家 11 月 3 日消息，美国科学家团队在南极洲东部艾伦丘陵（Allan Hills）地区发现了地球上迄今直接测定年代最古老的冰层和其中封存的空气。

根据上周发表于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）的一项新研究，这些距今约 600 万年的冰层及其内部包裹的微小气泡，为科学家了解地球过去的气候提供了前所未有的窗口。

研究人员测定的艾伦丘陵最古老冰样形成于 600 万年前，这一时期地球的地质证据充分表明，全球气温远高于现今，海平面也显著更高。

该研究由伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）的莎拉・沙克尔顿（Sarah Shackleton）和普林斯顿大学（Princeton University）的约翰・希金斯（John Higgins）共同领导。二人均隶属于由美国国家科学基金会（NSF）资助、俄勒冈州立大学（Oregon State University）牵头的“最古老冰层探索中心”（Center for Oldest Ice Exploration, COLDEX）。该中心汇集了 15 所美国研究机构，致力于探寻南极冰盖 —— 地球上最大的冰体 —— 中保存的古老气候记录。

“冰芯如同时光机，使科学家得以一窥地球过去的样貌，”曾多次参与艾伦丘陵冰芯钻探工作的沙克尔顿表示，“艾伦丘陵的冰芯让我们回溯的时间远超此前想象。”

COLDEX 主任、俄勒冈州立大学地球、海洋与大气科学学院古气候学家艾德・布鲁克（Ed Brook）指出，这是 COLDEX 自 2021 年获得 NSF 科学技术中心资助以来取得的最重要发现。“我们早就知道该地区的冰层年代久远。最初，我们期望能找到最多 300 万年、或许稍老一些的冰层，但此次发现大大超出了我们的预期。”

据IT之家了解，目前，全球多个科研团队正展开友好的竞赛，竞相突破此前 80 万年的冰芯记录极限。近期，一支欧洲团队宣布在南极洲东部内陆获得一段连续冰芯，年代达 120 万年。

COLDEX 团队则探索了一种不同的古老冰层保存环境。他们在南极洲东部偏远的艾伦丘陵野外营地长期驻扎，于冰盖边缘多个地点钻探 100 至 200 米深。在这些地点，冰流运动与崎岖的山地地形共同作用，使古老冰层得以保存并抬升至靠近地表的位置，从而更易于获取。相比之下，在南极洲东部内陆获取最古老的连续冰芯通常需要钻探超过 2000 米深。

“我们仍在研究究竟是哪些具体条件使如此古老的冰层能够如此接近地表而得以保存，”沙克尔顿说，“除地形因素外，很可能还涉及强风与极寒的共同作用：强风不断吹走新降积雪，而极寒则几乎使冰层停止流动。这使得艾伦丘陵成为全球寻找浅层古老冰层的最佳地点之一，同时也是野外作业最艰苦的地区之一。”

这些新获取的冰芯中封存的空气，使科学家能够通过精确测量惰性气体氩（argon）的一种同位素，直接确定冰的年代。意味着科学家测量的是冰本身中能表明年龄的物质，而非基于相关特征或沉积物进行推断。

研究人员指出，尽管这些古老冰层记录并不连续，但其年代之久远前所未有。希金斯解释道：“通过测定大量样本，研究团队建立了一个我们称之为‘气候快照’的资料库，其时间跨度约为此前已知冰芯数据的六倍，这对南极洲内陆冰芯中更详细的较新数据起到了补充作用。”

通过对冰中氧同位素的测量所得到的温度记录显示，该区域在过去 600 万年间经历了约 12 摄氏度的长期、渐进式降温。这是人类首次直接量化南极洲在过去 600 万年间的降温幅度。

目前，科研人员正持续对这些冰芯进行研究，旨在重建历史大气温室气体浓度和海洋热含量，这对于理解自然气候变化的驱动机制具有重要意义。

布鲁克表示，COLDEX 团队将在未来几个月重返艾伦丘陵开展更多钻探工作，有望获取更详尽的气候快照，甚至发现年代更久远的冰层，“鉴于我们在艾伦丘陵已发现如此古老的冰层，我们已设计了一项全面的长期研究计划，力求进一步将记录向更久远的年代延伸，预计将于 2026 至 2031 年间实施。”