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“老冰棍”有记忆!青藏高原挖出万年冰芯,藏着地球太多秘密

作者: 时间:2022-11-07 13:20:04 浏览量:

这是一块有记忆的“老冰棍”,记录着地球气候变迁秘密!来自青藏高原的冰芯,为何有的脏?有的又干净通透?里边的气泡藏着什么?

“老冰棍”有记忆!青藏高原挖出万年冰芯,藏着地球太多秘密

2022年9月1日开学第一课,中国科学院青藏高原研究所研究员徐柏青,向同学们展示了来自青藏高原海拔6500米处钻取的高原冰芯,引起了同学们的阵阵惊呼。这段采自冰面下140米处的“老冰棍”,带着地球遥远的记忆,记录了气候环境的微妙变化,也隐藏着人类活动的相关信息。

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高原上的钻冰者

青藏高原被称为世界屋脊、亚洲水塔,是南北极之外的地球第三极。2022年4月28日,中科院青藏高原研究所开启“巅峰使命”珠峰科考任务,这是青藏科考计划的组成部分之一,目的就是为了观测“亚洲水塔”的动态变化,而采集冰芯则是重要的分析手段。

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5月12日至22日期间,科考队员们从海拔6500米的雪域高原上,成功钻取两根冰芯,这就是在开学第一课上展示的两根“老冰棍”。

据研究员徐柏青介绍,队员们在钻取冰芯时,为了避免阳光照射影响冰芯质量,所有工作都是在夜间进行。半夜的高原,气温低到零下20多度,还吹着七八级的大风,恶劣环境给钻冰工作带来极大挑战。

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而钻取冰芯只是万里长征第一步,获得冰芯后,队员们还要顶风冒雪,将其转运到海拔5200米的大本营,最后再送到中科院青藏高原研究所拉萨部冰芯库,这里才具备研究分析工作的条件。

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冰芯有记忆,记录地球往事

这座冰芯库里,储存着部分采自青藏高原和珠峰不同位置的冰芯,它们犹如一把把钥匙,为我们展示着不同时期的气候变迁状况。在第一课上展示的冰芯,很明显可以看出有些位置发黄,含有很多杂质,而有些位置则干净通透。之所以同芯不同命,是因为两者形成时遇到了不同的环境。

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据徐柏青介绍,那段脏的地方是污化层,很久之前一段时间,地球上气候偏向寒冷干旱,空气中充斥着大量沙尘,当它们沉降在冰川上,就形成了包含大量杂质冰芯。而当气候变得温暖湿润时,空气中灰尘减少,就会形成干净通透的冰芯。

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每一个时代,因为气候环境和人类活动不同,都会形成自己独特印记,然后这些印记被冰封在冰芯中,就变成了科研人员眼中的“百科全书”。他们通过研究冰芯本身、冰芯内的可溶或不可溶物、以及包裹在其中的气体等,把隐藏的密码提取出来,了解不同时代的气候特征和人类活动。

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概括起来,冰芯中携带的信息,大致可分为如下几类:

第一,记录着人类世界很多具有节点意义的大事

譬如2017年,科研人员在海拔6150米的冰川中,钻取了一段55.29米的冰芯,在其顶部十米高度内,就测到了5项重要的人类活动信息,或者说是核污染记录。

位于冰芯2.5米至3.07米之间的位置,留下了2004年日本美滨核电站蒸汽爆炸的印记;还记录下2005年英国塞拉菲尔德核电站,大量放射性物质释放到大气层的情况。6米左右的位置上,有着1986年切尔诺贝利核电站事故的印记。

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而冰芯8.7米至9.2米处,则对应着1968至1971年左右,那时美国一架轰炸机携带的核武器破裂,导致放射性物质大规模飘散(1968年);还有美国加卡平地下一万吨当量核爆炸的残骸泄露(1970年)。

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第二,冰芯中的气泡,蕴含着当时的大气成分信息

每一段冰芯,都密布着针孔大小的气泡,科研人员将冰芯敲成小块,然后放到密封容器中抽成真空,将冰块融化后,里边的气体就会释放出来。

通过分析这些散逸出来的气体,就能测出当时青藏高原二氧化碳浓度,进而了解当地甚至全球的水循环强度、植被等生态系统覆盖、以及它们的光合作用强度等。

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第三,反映出全球温度变化及带来的影响

在之前的科考过程中,科研人员分别钻取了珠峰不同位置的冰芯,包括峰顶、海拔7028米和6500米等,通过不同冰芯的消融过程,探查不同海拔高度上,全球气候变暖对冰川的影响程度。而最终获得的冰芯也证明,整个珠峰从顶部一直到6500米处,都出现了冰层消融的迹象。

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科研人员在研究东绒布冰芯时还发现,冰川出现倒置性温度结构,即冰川底部温度比表面温度更低。依常理而言,冰川表面暴露在零下十几二十度的低温中,表面温度应该低于内部温度,但现在却完全反过来。

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目前测到的数据显示,冰芯底部温度达零下8度,而上部温度仅为零下四五度左右,这都是全球变暖对冰川热结构产生的影响。研究显示,这种状况大约在最近20年才出现,如果全球变暖趋势无法改善,冰川消融速度将越来越快

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冰芯运往南极储存

其实,钻取冰芯研究气候变迁和人类活动,并不是近几年才兴起的,我国最早的类似研究,可以追溯到1986年。

徐柏青说,科研人员从1986年钻取敦德冰芯开始,几十年来研究范围不断扩大,从藏东南到藏西再到藏北,从珠峰海拔6500米的东绒布冰川,到希夏邦马峰海拔7000米的达索普冰川等,都留下过科研人员足迹。

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他们爬冰卧雪,克服重重困难钻取的这些冰芯,自然不可能只作为一次性消耗品,除了一部分用于研究外,其他大部分都被妥善保存起来,而保存它们的最佳地点,就在南极。徐柏青介绍说,我国目前已加入联合国教科文组织的“冰记忆计划”,主要承担青藏高原地区的冰芯钻取研究工作,获取的大部分冰芯,都会被送往零下四五十度的南极专门保存。

“老冰棍”有记忆!青藏高原挖出万年冰芯,藏着地球太多秘密

古老冰芯是地球气候变化的忠实记录者,也人类世界很多大事的见证者,更是全球气候变暖的“证物”。人类每一个活动,都会对地球产生不可逆转的影响,曾经人类为了发展破坏了地球环境,导致很多生物灭绝,现在是时候做出改变,为保护地球出一份力了。

作者:芒果很忙 校稿编辑:川川

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