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  在极地科学家的眼中,晶莹的南极之“芯”就像一本无字天书,蕴藏着地球气候变化的秘密。

  憨态可掬的企鹅、尖喙利爪的贼鸥、膘肥体壮的海豹,在上海科技馆内举行的极地探索科普展上,栩栩如生的南极动物标本,激起了不少观众对南极的兴趣。

  生物种类多样性、物种数量是南极气候变化的参照指标之一。不过,在极地科学家们看来,真正能揭开南极乃至整个地球气候的密码,还要数被称为南极之“芯”的冰芯。

  中国极地研究中心副主任、中国南极昆仑站首任站长、有“冰盖王子”美称的李院生说:“每次雪龙号从南极科考满载而归,最引人注目的成果,是在冰川高处钻取的冰芯。”在极地科学家的眼中,这些晶莹的南极之“芯”就像一本无字天书,蕴藏着地球气候变化的秘密,通过它们,科学家能与百万年前的气候变化来一次跨时空的无声对话。

  南极之“芯”得来不易

  2003年1月,欧洲南极冰芯钻探项目(EPICA)小组的科学家在南极一个叫协和丘冰层的表层以下3200米处,钻取到了离海床只有100米的冰芯。据专家考证,这根冰芯在75万年前形成,成为当时人类所获取的历史最悠久的冰芯。

  2006年1月24日,日本第47次南极观测队在“富士圆顶”观测点成功钻取冰盖以下3028.5米的冰芯,专家认为,这块冰芯样本中包含了100万年前的气候数据,是人类目前在南极钻取的最古老的冰芯。

  “我最大的梦想是在南极的冰穹A地区钻到3000米以上的古老深冰芯。”李院生心中也怀揣一个挥之不去的冰芯梦,冰穹A的冰厚超过3000米,被公认为是最有可能钻取到超过100万年厚冰心的地方。

  在中国第二十六次南极考察中, 终于钻出一根来自冰穹A冰川下133米深的冰芯。据专家估计,这段冰芯中包含了5000~6000年以来的地球的气候密码。李院生他们兴奋地捡起了冰芯带出的冰渣子,化成水煮沸后,泡茶喝下,并戏称为“把5000年历史都喝进肚子里”。

  与百万年前的气候“对话”

  “冰芯的形成过程,就是它记录气候变化的过程。”李院生解释说,所有在大气中循环的物质都会随大气循环流动抵达冰川上空,然后沉降在冰雪表面,最终形成冰芯。

  “也就是说,冰芯分析的每一个参数,至少包含着地球气候系统某一个参数变化过程的信息。”比如,冰芯中氢、氧同位素比率是度量气温高低的指标,而净积累速率是降水量大小的指标。再看冰芯中的气泡,气泡中的气体成分及其含量,是揭示大气成分的演化历史的钥匙。而冰芯的另一个指标——宇宙成因的同位素,则为科学家们的论证提供宇宙射线强度变化、太阳活动和地磁场强度变化的最有力的证据。

  在人类有能力钻取南极冰芯之前,科学家往往通过历史记录、树木年轮、湖泊沉积、珊瑚沉积,以及在黄土、深海岩芯、孢粉、古土壤和沉积岩中可提取物质来分析气候环境变化信息。

  “由于南极常年处于极低气温环境,少有人类活动的干扰。因此,这里的冰芯保真性非常良好,分辨率高,记录时间可长达几十万年,同时,它所蕴含的信息量也比其他自然物质要大,因此受到地球科学家们的青睐。”英国《新科学家》(New Scientist)杂志在今年3月3日发布报道,日本科学家研究发现,南极的冰芯中甚至还包含了1000 年前爆炸的超新星遗迹,在天文界引起了轰动。

  李院生指出,人类对南极的认知,和对宇宙与深海的认知一样,“尽管已经过多年的考察,真正的了解还是非常肤浅的。而冰芯就是揭开谜题的一把钥匙。” 中国经过20多年的科考努力,最终在冰盖最高点——冰穹A上建立了考察站,要进行一系列的考察工作,其中最重要的就是深冰芯钻探的问题。“要与百万年前的气候进行跨时空的对话,中国极地科考工作者们任重而道远。”

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