冰鈺
每年夏季是南極科考隊(duì)員們最忙碌的時(shí)候。在2003年至2007年間的4個(gè)夏季里,日本國立極地研究所在“富士圓頂”考察站完成了第二次深層冰芯鉆探計(jì)劃,取出目前人類獲得的第二古老的冰芯。
2017年2月12日,日本科學(xué)家把他們對(duì)這塊有72萬年歷史的冰芯研究的成果寫成論文,發(fā)表在了美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。眾所周知,南極冰芯記錄了古代地球的氣候變化,這無疑對(duì)科學(xué)家們復(fù)原古時(shí)的地球氣候條件有著極大的幫助。
此外,南極冰芯的研究價(jià)值不僅僅體現(xiàn)在氣候方面。2016年3月3日,日本科學(xué)家就在南極冰芯中發(fā)現(xiàn)了1000年前爆炸的超新星遺跡,令整個(gè)天文界為之震驚。
那么,南極冰芯究竟從何而來?我們又為什么要通過它來研究古代地球的氣候呢?
來之不易的“天書”
早在20世紀(jì)70年代,多國南極考察隊(duì)曾在冰穹C地區(qū)建立聯(lián)合鉆探冰芯小組,后僅留下法國科考隊(duì),他們成功從980米深的冰川中取得約5萬年前的冰芯。
1992年,法國決定在此建立一個(gè)新的科考站。4年后,法國和意大利有了共同的夏季營地,為永久性科考站的建立提供著后勤保障。同時(shí),歐洲南極冰芯取樣項(xiàng)目組也來此鉆取冰芯。截至2004年12月21日,科學(xué)家們的鉆探深度達(dá)到3270.2米,距基巖僅5米,所回收的冰芯中最久的已有90萬年歷史。
2005年,南極高原上第3個(gè)全年運(yùn)行的科考站——康宏站成立了,而此前只有1957年所建立的兩大科考站:美國的“阿蒙森—斯科特”南極站和俄羅斯的“東方站”,矗立在南極肆虐的風(fēng)中。
如此來之不易的南極冰芯里,究竟蘊(yùn)藏著什么秘密,讓一代又一代的科學(xué)工作者如癡如醉呢?原來,大氣中的各種物質(zhì)會(huì)在大氣環(huán)流的作用下逐漸漂浮在冰川上空,隨后沉降在冰雪表面,再被一層層雪花掩蓋住,最終形成冰芯來記錄地球氣候的變化。
在數(shù)10萬年的時(shí)間里,南極冰芯中的氣泡、宇宙成因同位素、參數(shù)指標(biāo)等信息載體,都為當(dāng)時(shí)的氣候變遷規(guī)律提供了有利的線索。比如,氣泡中的氣體成分及其含量能揭示大氣成分的演變歷史;宇宙成因同位素是論證宇宙射線強(qiáng)度變化、太陽活動(dòng)和地磁場強(qiáng)度變化的證據(jù);參數(shù)指標(biāo)則包含氫、氧同位素比率和凈積累速率等,前者可以度量當(dāng)時(shí)氣溫的高低,后者可以判斷當(dāng)時(shí)降水量的大小。
破譯地球密碼
如今,人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到研究古代氣候的重要性。除了能了解地球的氣候變遷、現(xiàn)代氣候形成原因、自然地理環(huán)境演變外,科學(xué)家們對(duì)古代氣候的研究還能幫助我們掌握地殼演化、礦產(chǎn)資源的形成與分布情況,以及了解氣候敏感性(即當(dāng)大氣中二氧化碳濃度增加一倍時(shí)的輻射強(qiáng)度所產(chǎn)生的全球平均溫度變化),從而緩解溫室效應(yīng)。
其實(shí),科學(xué)家們研究古代氣候并不單純依賴于南極冰芯,古老的文獻(xiàn)典籍、樹木的年輪、深海沉積物、黃土等也都是不錯(cuò)的媒介。不過,文獻(xiàn)典籍大多殘缺不全,樹木的年輪僅能記錄千年,深海沉積物更是少為百年,黃土也非年年都能保存下來。綜上分析,科學(xué)家們還是會(huì)首選冰芯,畢竟冰芯中所包含的信息跨度時(shí)間長,在低溫條件下也保證了信息的失真率低。
隨著冰芯研究的不斷深入,人們逐漸將南極冰芯的研究范圍擴(kuò)展至生物地球化學(xué)循環(huán)、火山活動(dòng)、宇宙事件、超新星爆炸、生物活動(dòng)與植被演化等多個(gè)方面。相信在不久的將來,南極冰芯會(huì)給我們帶來更多的驚喜。
在地球的整個(gè)自然變遷歷程中,絕大部分時(shí)間是氣候溫暖、適宜各類生物生存的。
寒武紀(jì)早期,就曾發(fā)生過生物大爆發(fā),地球上首次出現(xiàn)了帶硬殼的動(dòng)物以及三葉蟲、奇蝦等無脊椎動(dòng)物,紅藻、綠藻等植物也繁盛起來。緊接著,奧陶紀(jì)晚期溫度驟降,令生物集群大量滅絕,許多腕足動(dòng)物門、牙形石消失。到了志留紀(jì),各種生物逐漸復(fù)蘇,筆石、牙形石的數(shù)量日益增多。而泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)的開啟則讓裸蕨類獲得了繁盛,并出現(xiàn)菊石、昆蟲等新生物。
遺憾的是,二疊紀(jì)、三疊紀(jì)又發(fā)生了大規(guī)模的生物滅絕事件,70%以上的陸生脊椎動(dòng)物、96%以上的海洋生物就此消失。接下來的侏羅紀(jì)同樣發(fā)生了生物滅絕事件,使當(dāng)時(shí)僅存的50%以上的物種消亡,形成了大量空缺的生態(tài)位,導(dǎo)致恐龍成了優(yōu)勢陸生動(dòng)物。好景依舊不長,也許是小行星或彗星撞擊了地球,又可能是持續(xù)的火山爆發(fā),大量的灰塵長期在空中飄散,遮天蔽日,令植物無法進(jìn)行光合作用,從而對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成了致命的影響。
經(jīng)歷了毀滅性的打擊后,地球重新振作了起來,溫度也漸漸回升。古近紀(jì)的被子植物異常繁盛,哺乳動(dòng)物也迅速繁衍。到了中新世,動(dòng)植物的進(jìn)化已經(jīng)較為完善,哺乳動(dòng)物和鳥類在食物鏈中占據(jù)著重要位置。而上新世的氣候開始變冷變干,四季逐漸分明起來,與現(xiàn)在的氣候有些相似。再到更新世、全新世,幾乎出現(xiàn)了目前為止的所有生物種類,也形成了更為完善的氣候環(huán)境。
自從工業(yè)革命開始后,地球就遭受到人類的肆意蹂躪,大氣污染、冰川消融、土地沙漠化……無一不在威脅著地球上的各類生物。每年的4月22日是世界地球日,這個(gè)于1970年發(fā)起的環(huán)境保護(hù)活動(dòng),已經(jīng)成為全世界環(huán)保主義者的節(jié)日和環(huán)境保護(hù)宣傳日。
我們應(yīng)保護(hù)好地球家園,至少讓我們的子子孫孫也能看到我們今天所能看到的風(fēng)景!
(選自網(wǎng)絡(luò))