阿尔卑斯山的魏斯湖峰冰川在不到10米厚的冰层中,保存了近2000年的欧洲环境史,其中包括中世纪采矿、火灾、干旱和火山喷发的痕迹。随着融冰加剧,这份自然档案正面临被抹去的风险。
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据《趣味科学》援引发表在《地球科学前沿》上的一项研究称,科学家在魏斯湖峰冰川中发现了一根冰芯,保存了从罗马帝国时期到近代早期的欧洲大气痕迹。其意义在于,这份记录能够重建工业革命之前的大气污染、火灾、采矿活动和火山活动,而此时这座冰川的厚度正在迅速减少。
魏斯湖峰位于东阿尔卑斯山,地处奥地利和意大利边界,海拔约3500米。一个国际科研团队在山顶钻探冰川,直至基岩层,从中取出一根近10米长的冰芯,概括了近2000年来欧洲大气成分的变化。
这份档案是一层层形成的。每次降雪都会封存被风带来的金属、尘埃、灰烬和烟雾残留。随着时间推移,积雪被不断掩埋、压实,从而保存下这片地区环境历史的时间序列。
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冰芯最上层形成于16世纪至17世纪之间,最深处则保存了公元前349年至公元420年间沉积的冰层,跨越了罗马共和国末期至罗马帝国后期。
为确定各段冰层年代,研究人员结合了多种方法,包括氩-39分析和放射性碳测年。这一策略使他们能够更准确地排列冰层中记录的化学变化,并将其与历史、气候和环境事件对应起来。
这项研究进一步强化了冰川可以充当高分辨率大气档案的认识。每一层冰都保存着颗粒物,借此可以追踪工业化之前欧洲空气环境的演变。
冰芯中最明显的线索之一,是某些时期铅、铜、银和砷浓度的峰值。这些上升与中世纪欧洲采矿和冶金活动加强的阶段相吻合。
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10世纪至14世纪间,阿尔卑斯山区和中欧多个地区大规模开采银、铜等矿产。冶炼过程释放出的金属颗粒会传播很远,最终沉降到雪层之上。
魏斯湖峰冰川中的冰层保留了这些信号,尤其是与意大利阿尔卑斯、蒂罗尔以及德国哈尔茨山区采矿活动相关的高浓度砷记录。因此,这份档案也间接勾勒出中世纪经济和技术扩张的痕迹。
研究人员还通过左旋葡聚糖识别出古代火灾信号。左旋葡聚糖是在木材燃烧时形成的一种化合物,这一指标在12世纪前后出现了明显上升。
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团队将这些数据与附近泥炭地记录进行对比后发现,同一时期微木炭含量也呈现类似增长。这种一致性表明,当时阿尔卑斯地区经历了一段远高于常态的火灾活跃期。
研究认为,这一上升与大致持续于10世纪至13世纪的中世纪暖期有关。那一时期曾出现干旱,植被含水量下降,火势更容易蔓延。
不过,研究人员也指出,气候本身不足以完全解释这一信号。阿尔卑斯山谷地区人类活动增加、耕地扩张、牧场开辟以及控制性焚烧,同样在大气中留下了痕迹。
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冰层中还保存了大型火山喷发的痕迹。冰芯记录的不仅是人类活动,也包括发生在遥远地区的火山事件。科学家在多层冰中检测到较高浓度的硫酸盐,以及显示大型爆炸性喷发所释放气溶胶存在的金属成分。这些颗粒可以在大气中停留数月,并传播数百甚至数千公里,最终沉降到雪面上。
冰层中的一些异常,与北半球其他气候档案中已确认的火山喷发在时间上相吻合,尤其集中在13世纪。不同记录之间的对应关系,增强了研究人员的判断:这些事件曾在大范围内留下大气痕迹。
研究人员认为,这一结果显示出阿尔卑斯冰川作为大气档案的价值。在其尺度范围内,这类记录可与格陵兰或南极的冰芯档案相比较。
2019年至2024年间开展的多次考察显示,钻探地点所在区域退化迅速。研究人员表示,自最初测量以来,冰层厚度已大幅减少,且已有数米冰层消失。
这意味着,气候档案中的整层记录可能已经不复存在。《趣味科学》指出,阿尔卑斯冰川对全球变暖尤为敏感,其退缩正使一旦失去便无法恢复的科学信息面临风险。
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研究还指出,这类记录有助于区分自然来源污染与人类活动造成的污染。以魏斯湖峰为例,在工业时代之前,人类排放在气溶胶自然背景中的占比仅为很小一部分。因此,随着冰川持续退缩,保存并提取冰芯已成为一场与时间赛跑。
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