600 万年前在冰中发现的最古老的空气

从南极洲地表深处挖掘出来的冰刚刚产生了人类迄今为止发现的最古老的直接测年冰川冰和空气样本。

从数百米的冰川冰下逐渐积累，亿万年来艾伦·希尔斯，由冰川学家领导的科学家团队莎拉·沙克尔顿伍兹霍尔海洋研究所的实验室已经取回了埋藏了大约 600 万年的样本。

“冰芯就像时间机器，让科学家们看看我们星球过去是什么样子。”沙克尔顿说.

“艾伦山核心帮助我们比我们想象的要远得多。”

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因为我们的星球地质非常活跃，所以发现过去气候的记录可能具有挑战性。

南极洲是一个例外;在那里，冰雪的不断堆积会困住并冻结物质，从而形成地球气候历史的时间胶囊记录.通过研究古代冰垂直核心从数百米厚的冰中提取，科学家可以重建我们星球过去的环境条件，至少在南极洲是这样。

在艾伦山，蓝冰浓度特别有价值。这是随着时间的推移被压缩的冰，挤出更大的气泡并扩大冰晶，从而使产生的冰吸收更红色的波长，使其呈现出明显的蓝色调。由于艾伦山不再因风化和升华过程而积雪，因此较旧的冰比南极洲其他地区更靠近地表。

“我们仍在研究让如此古老的冰在如此靠近地表的地方生存的确切条件，”沙克尔顿解释道.

“除了地形之外，很可能是强风和严寒的混合体。风吹走了新雪，寒冷使冰变慢到几乎停滞不前。这使得艾伦山成为世界上寻找浅旧冰的最佳地点之一，也是度过野外季节最艰难的地方之一。

虽然这块冰没有可见气泡，它仍然含有微小的空气袋，如此密集它们占据了冰晶体结构中的微小空间。这些压缩空气袋因它们提供了了解地球早期气候的窗口.

美国国家科学基金会科尔德克斯项目钻探三艾伦山核心从 150、159 和 206 米（分别为 492、522 和 676 英尺）的深度。在这些岩心中，研究人员希望找到足够古老的冰，以帮助挖掘上新世气候。这个时代大约在 260 万年前结束。

“我们知道这个地区的冰很古老，”古气候学家兼 COLDEX 主任埃德·布鲁克 （Ed Brook） 说俄亥俄州立大学。

“最初，我们原本希望找到长达 300 万年的冰，或者可能更古老一点，但这一发现远远超出了我们的预期。”

当他们对样本进行氩同位素测年时——一种允许直接测年的方法，而不是基于样品周围的其他材料进行推断测年——研究人员发现，三者中最深处的冰已有约 600 万年的历史，接近尾声时中新世,大约 530 万年前。

其他测试样本更年轻，为研究人员提供了一系列跨越中新世末期和上新世大部分时间的快照。

接下来，研究人员进行了氧同位素分析，以测量温度条件在他们的每个“快照”中。

他们发现，600 万年前，南极洲比现在高出约 12 摄氏度（22 华氏度），并且冷却到当前温度是一个平稳、渐进的过程，而不是突然的过程。

展望未来，研究人员希望重建这些不同时间的地球大气层内容，以确定温室气体存在，浓度是多少，以及该概况如何随时间变化。

当然，他们将回到冰层中检索更多困在冰里的数据。

“鉴于我们在艾伦山发现的极其古老的冰层，我们还设计了一项针对该地区的全面、长期的新研究，以尝试在时间上进一步延长记录，我们希望在 2026 年至 2031 年之间进行。”布鲁克说.

该研究已发表在美国国家科学院院刊.

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