来源： 地学之家  发布日期：2019-11-14　　

    冰芯作为古气候研究的良好载体，一直受到科学家们的广泛关注，但由于下部冰芯经长期压密和流变作用，同时受地球内部热能而融化流失，使得冰芯记录的相关科学研究多集中在距今80万年前。不过最近来自美国普林斯顿大学的Yuzhen Yan及其团队，在南极成功采取了距今200万年的冰芯记录，并获取了其中重要的古气候信息（图1），相关研究成果发表在最新一期的Nature期刊上。

图1 研究人员获取的冰芯记录

    前人研究已经在冰芯中发现了过去80万年以来带二氧化碳浓度与全球和区域性温度等气候特征有直接的相关性，并存在10万年的冷暖周期（冰期-间冰期的旋回），但是在80万年之前呢？科学家们对大气二氧化碳与气候的关系主要通过陆相沉积和海洋沉积物获取的，但是在冰芯中的情况却并不清楚。尤其是在280-120万年之间，尽管从其他地质证据中已经表明存在4万年的小周期（图2），但是我们关于当时大气温室气体的变化却没有直接的相关证据，而冰芯中蕴含了地质历史时期大气变化的直接证据。

图2 过去290万年冰芯和深海沉积物的古气候记录

    此次研究在南极的艾伦山蓝冰区域（the Allan Hills Blue Ice Area）获取的样品（之所以称为蓝冰，是因为这种冰芯不积累现代降雪，从内陆流变而来的冰层就在表面上，方便样品采集，利于开展古老冰芯的研究。冰中有微小的气泡，蓝光由于波长较短，都被散射出去，这种冰呈现出蓝色，因此也叫蓝冰）。

    在钾氩测年基础上，结合大气二氧化碳、甲烷和温度（基于δDice恢复重建）分析，结果表明距今200万年二氧化碳含量最高的时期与最近全球变暖时期的二氧化碳浓度基本相符。但是，距今200万年二氧化碳浓度最低水平并未达到过去80万年冰期的最低值，这说明二氧化碳含量与温度在更早时期就存在着密切的正相关关系（图3）。同时，该项研究表明冰期-间冰期波动的在振幅在4万年周期内有所减弱，同时从4万年周期向10万年周期转型阶段伴随着冰期极盛期间最低二氧化碳浓度的下降。

图3 冰芯记录中二氧化碳、甲烷和温度（δD_ice）的相互关系

    上述研究成果发表在最新一期的Nature上。

参考资料

1. Yan, Y., Bender, M.L., Brook, E.J. etal. Two-million-year-old snapshots of atmospheric gases from Antarctic ice. Nature 574, 663–666 (2019) doi:10.1038/s41586-019-1692-3

2. Sean Nealon. "Two million-year-old ice provides snapshot of Earth's greenhouse gas history." phys.org. https://phys.org/news/2019-10-million-year-old-ice-snapshot-earth-greenhouse.html (accessed November 3, 2019).