科學(xué)家上周宣布，在南極洲發(fā)現(xiàn)的藍(lán)色冰樣本有600萬年的歷史，“年齡”約是先前記錄的地球上最古老冰的兩倍。這些冰打開了一扇了解地球古代氣候的新窗口——這與科學(xué)家們的預(yù)期完全不同。

冰中的氣泡捕獲了上新世的空氣，上新世是冰河時代前的一個時期，當(dāng)時地球的溫度比現(xiàn)在高出幾攝氏度，二氧化碳的含量可能和現(xiàn)在一樣高。但對氣泡的初步分析表明，在上新世晚期，二氧化碳水平相當(dāng)?shù)停?70萬年前至100萬年前，隨著上新世結(jié)束、冰河時代開始，地球走向劇烈的氣候變化，導(dǎo)致冰河時代變長，二氧化碳水平才略有下降。

美國俄勒岡州立大學(xué)地球化學(xué)家、美國最古老冰川勘探中心（COLDEX）負(fù)責(zé)人Ed Brook強(qiáng)調(diào)，這些結(jié)果是初步的。上周，該中心在歐洲地球物理聯(lián)盟大會上介紹了這一發(fā)現(xiàn)。Brook補(bǔ)充道，即使是二氧化碳含量的微小下降，也能引發(fā)重大氣候變化。

未參與這項(xiàng)工作的英國劍橋大學(xué)古氣候?qū)W家Eric Wolff說，發(fā)現(xiàn)這么古老的冰實(shí)在“太棒了”。距今300萬年至600萬年的最古老冰樣本中的氣候線索可能在冰與基巖相互作用時被破壞了。但Wolff說，較年輕的樣本提供了一組前所未有的古代氣候快照。“沒有什么比取一個氣泡、把它打開，直接放入質(zhì)譜儀更直接的了。”

大多數(shù)科學(xué)鉆探人員的目標(biāo)是南極內(nèi)陸深處的冰，那里的雪年復(fù)一年地堆積，在其自重的作用下被擠壓成整齊的冰層，保存著古老氣泡的連續(xù)“檔案”。2004年，一個當(dāng)時最古老的連續(xù)冰芯被挖掘出來，有80萬年的歷史。

2019年，COLDEX團(tuán)隊(duì)報(bào)告了有270萬年歷史的冰，以及對150萬年前的氣泡中溫室氣體的分析。現(xiàn)在，COLDEX小組又回到了南極艾倫山，找到了更古老的冰。

為確定冰的年代，美國伍茲霍爾海洋研究所古氣候?qū)W家Sarah Shackleton團(tuán)隊(duì)分析了冰氣泡中的氬同位素。但這項(xiàng)研究消耗了大量的冰，幾乎沒有留下標(biāo)準(zhǔn)的8厘米冰芯，以進(jìn)行同一冰層的其他分析。Brook說，目前，該團(tuán)隊(duì)在這塊有600萬年歷史的冰上鉆取了小冰芯，所以只知道它的年齡。明年夏天，他們將返回南極取回更大的樣本。

但上一季，Brook和同事確實(shí)成功鉆到了300萬年前的巨型冰芯。這些像餐盤一樣寬的冰芯中有數(shù)百個古代空氣樣本，包括來自上新世的首個樣本。未參與這項(xiàng)研究的瑞士伯爾尼大學(xué)古氣候?qū)W家Hubertus Fischer說：“這是獨(dú)一無二的快照。”

科學(xué)家認(rèn)為，高濃度的二氧化碳是上新世變暖的原因。沉積物巖芯的數(shù)據(jù)，例如微小的海洋藻類和植物葉蠟的化學(xué)成分表明，當(dāng)時的二氧化碳濃度可能與今天非自然的高水平相當(dāng)——425ppm。但俄亥俄州立大學(xué)古氣候?qū)W家Julia Marks Peterson說，沒有一個超過100萬年的藍(lán)冰樣本中的二氧化碳含量超過300ppm。

溫室氣體數(shù)據(jù)還引發(fā)了人們對大約120萬年前開始的神秘氣候變化的質(zhì)疑。那時，某種原因?qū)е卤訒r期變得更長、變化更強(qiáng)烈，從溫和的4萬年周期變?yōu)閯×业?0萬年周期。這種變化的主流理論是，二氧化碳水平下降，使冰蓋變得太厚，以至于無法在4萬年的周期內(nèi)融化。

根據(jù)沉積物巖芯中保存的線索，今年2月報(bào)道的一項(xiàng)新的氣候記錄支持了這一觀點(diǎn)。但在藍(lán)冰中的發(fā)現(xiàn)表明，二氧化碳水平穩(wěn)定在220至250ppm之間。“我們沒有看到二氧化碳有多大變化。”Marks Peterson說，“這并不意味著沒有，但它可能比我們預(yù)期的要小。”

為了找出真正引發(fā)冰河時代變化的原因，研究人員希望找到一個記錄這一變化的連續(xù)冰芯。Wolff認(rèn)為，找到這樣一個冰芯“是了解二氧化碳是否是這一變化的一部分的‘圣杯’”。