作者:辛雨 来源: 中国科学报 发布时间:2019-12-16
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寻找见证南极洲历史的古代冰层


 

研究人员正卸载设备,开始疏通“大力神穹顶”冰跑道。图片来源:Knut Christianson

冰川学家在南极洲西部看到了融化失控的迹象。图片来源:Mario Tama/Getty

本月,南极科学家计划启动雪地车,开始对一个名为“大力神穹顶”的厚冰脊进行雷达探测,该探测计划旨在指导美国下一个深层冰核钻探。这个位于南极洲东部和西部间、距离南极点400千米的圆顶冰穹,可能为南极洲巨大冰原的未来提供重要线索。

温度变化被认为是导致南极洲西部冰层崩溃的原因,冰川学家希望重新获得13万年前至11.6万年前的详细气候记录,当时南极洲的温度比现在高1℃。

随着气候变化加剧,更好地了解当时的情况,可以帮助科学家预测南极洲西部的一些活动。近年来,该地区冰川流入海洋的速度有所加快。许多科学家担心,气温上升已导致冰川融化失控。南极洲西部的冰含有足够的水,可以使海平面上升3米多。

“如果南极洲西部冰盖崩溃,‘大力神穹顶’基本上会被海水淹没。”美国华盛顿大学冰川学家Eric Steig说。他希望科学家可以看到以前该地区圆顶冰穹崩塌的一些信号。

美国国家科学基金会(NSF)提供近63万美元,用来支持Steig和同事进行“大力神穹顶”深度和结构的雷达探测调查,相关工作于今年1月份开始。而耗资150万美元的钻探项目最早可能于2022年开始,目前还在等待该机构的批准。

为NSF提供咨询的达特茅斯学院冰川学家、美国冰层钻探项目负责人Mary Albert表示:“‘大力神穹顶’的结构或将成为南极洲西部冰盖崩塌时大气和海洋活动的见证者。”

去年,恶劣的天气和出乎意料的崎岖地形使得NSF的“大力神”货机很难在“大力神穹顶”降落,这限制了科学家对其进行雷达探测。尽管如此,主持雷达探测的冰川学家Knut Christianson说,华盛顿大学的研究小组还是成功找到了两个可能的钻探地点,其冰层深度在1.6千米~2.8千米之间。

今年,在新修的冰跑道的帮助下,Christianson和同事计划用30天左右的时间收集数据。Christianson的团队正在寻找一直冻结到南极基岩的冰,这增加了研究人员从最古老的冰雪层中回收气泡的可能性,这些气泡是地球在冰期循环时积累的。

据悉,这些气泡可以揭示大气中温室气体、痕量气体和气溶胶的含量在10年间是如何发生变化的,从而帮助研究人员重建过去的气候。来自“大力神穹顶”古冰的数据可能有助于揭示南极洲西部冰盖在13万年前至11.5万年前,也就是冰川期的短暂间歇期,是否完好无损。

有证据表明,那个时期的海平面比现在高出9米。Steig说,如果不是南极洲西部冰层的消失,这种现象很难解释。但是,冰原崩塌的确凿证据一直很难获得。

2011年,冰川学家在南极洲西部完成了钻探工作,希望能在冰芯中捕捉到那个古老的温暖时期。但是,他们提取的冰芯只能追溯到6.8万年前,可能因为更古老的冰已经融化了。模型显示,有15万年历史的“大力神穹顶”最深处的冰层几乎、甚至根本没有融化。

“在‘大力神穹顶’的底部很可能有200万年历史的冰。”对此,Steig表示自己并不会感到惊讶,但科学家能从如此古老且通常被压缩的冰中提取多少信息还不清楚。

斯克里普斯海洋研究所古气象学家Jeffrey Severinghaus说,“大力神穹顶”最大的问题之一是,气候13万年前变暖时,那里的天气是如何变化的。气候模型显示,南极洲西部冰盖的崩塌改变了整个地区的空气循环,给“大力神穹顶”创造了更恶劣的条件。

Severinghaus的研究表明,在冰中沉积的氪同位素和其他微量气体的含量会随大气压力的变化而变化。这表明,科学家应该能够从“大力神穹顶”中发现风暴的证据。

Severinghaus说,在那里钻探可能会提供一个前所未有的机会,以确定历史上南极洲在关键时期发生了什么。“这是一个很好的模拟。”他补充道,“因为人们正朝这个方向前进。”(辛雨)

《中国科学报》 (2019-12-16 第3版 国际)
 
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