南极深钻冰芯探寻气候往事

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　　本报记者 沈湫莎

　　上海近日的阳光温暖而柔和，但在中国极地研究中心零下18℃的冷库里，取自南极冰盖之巅的那3支冰芯还透着逼人的寒气。未来，科研人员将从这3根总长11.2米的圆柱体中，读取南极大陆冰穹A地区5000年来的气候变化信息。

　　不过，这仅仅是一个开始。考察发现，冰穹A地区最厚的冰层有3132米，这意味着，科学家有望在此钻得可还原100万至150万年前气候记录的深冰芯。刚刚回沪的中国第29次南极考察队副领队孙波昨天向记者透露，在“头三钻”基础上，我国计划用5到10年时间，利用中日联合研发的深冰芯钻探设备，在冰穹A地区循序渐进地打穿冰盖，进而读取那部年代最久远的“气候史书”。

　　

看“气泡”识气候变化

　　冰川学家发现，冰芯样品中不仅包含着冰川年龄及其形成过程等信息，还是目前唯一记录相应年代温度和温室气体的载体，由此开辟了一条恢复古气候和古环境的新途径，冰芯也因此被誉为“气候史书”。

　　在寒冷干燥的南极地区，每年的积雪都会被来年的新雪覆盖，从而自底部逐渐向上形成冰层，越向上年代越新。深入其内，冬季气温低，雪粒细而紧密；夏季气温高，雪粒粗而疏松——这种显著的层理结构差异，如同树木的年轮一样，有助于我们读懂这本大自然留给人类的“史书”。

　　“降雪过程中，会有大气包裹在雪层里，雪层变成冰层后，里面‘囚禁’了许多气泡，气泡里就存储着当时的大气样本，通过一定的科学方法，科学家就能分析出其中的温度和成分。”孙波解释说，普通的氧（氧16）与其稀有同位素（例如氧18）在化合物中的比率会随着温度的变化而变化。因此，只要把冰芯气泡中的氧16和氧18的比率测定出来，就能还原地球当时的温度。

　　

寻找120万年以上深冰芯

　　自上世纪五六十年代开始实施冰芯钻探以来，俄罗斯、日本、英国等10余个国家，已在南极冰盖钻下逾180个不同深度的孔，获得了一系列冰芯样品。其中最古老的冰芯当属2005年欧洲南极冰芯钻探科考小组钻取的一支3000多米的冰芯，通过它，科学家们重现了80万年来南极大陆的气候和温室气体变化。

　　但问题接踵而来。地球气候自3400万年前起本是以4万年为一个主导周期，为什么到了距今100万年前后，主导周期突然发生了转型，过渡到了10万年？

　　为此，国际冰芯科学委员会（IPICS）确定了近年来深冰芯钻探和研究的一个重要目标，就是在南极冰盖深处寻找并钻取一支年代长度超过120万年、甚至达到150万年的深冰芯。这是因为以4万年为主导周期的气候旋回的最近记录，刚好发生在距今130万至120万年前之间。

　　眼下，已经有来自澳大利亚、美国和中国的三支队伍对这支冰芯展开了角逐。显然，“中国已经率先出发了。”孙波说。

　　

为什么选址冰穹A？

　　孙波告诉记者，一支时间尺度跨越120万年的深冰芯，其钻孔位置需要满足3个条件：尽可能大的冰盖厚度、尽可能低的雪积累率、尽量小的冰盖内部变形和底部扰动。

　　冰穹A海拔4093米，被称为“不可接近之极”，那里空气稀薄，含氧量很低，是世界上年均温度最低的地区。已有的古气候研究表明，大约在3400万年前，我们的星球开始从一个两极无冰的“温室地球”向南极有冰的“冰室地球”逐渐演变。身为南极冰盖的起源地之一，冰穹A正是在那时开始孕育。到了约1400万年前，东南极冰盖达到了目前的规模，冰穹A作为东南极冰盖的核心，在此后保持了相对的稳定。种种迹象表明，冰穹A是可能获得地球上最古老冰芯的理想位置，我国的深冰芯钻探工作也因此备受国际同行关注。

　　然而，严寒、缺氧、与中山站约1230公里的距离都是阻挡人们来这里取冰的障碍。据孙波介绍，考察队每年在冰穹A从事深冰芯钻探的时间只有20天左右，此次利用新研发的深冰芯钻探设备实现“零”的突破，与两方面条件密不可分。“一是我们拥有一支人数最多的南极科考队；二是多年来我国在冰穹A地区的钻探布局，特别是去年已经打好了‘先导孔’。”孙波说，“我们今天的高度是站在了前人的肩膀上。”（文汇报）