从两百万年前的南极冰芯对古代气候的首次直接观测

普林斯顿大学领导的研究人员从南极洲提取了200万年前的冰芯，该冰芯是迄今最古老的冰芯，可提供对史前大气条件和温度的首次直接观测。他们利用来自冰芯的数据来回答关于我们当前更冷，更长的冰川周期如何出现的长期存在的问题。

普林斯顿大学领导的研究人员从南极洲提取了200万年前的冰芯，这些冰芯在现代人类的先祖仍在漫游的时候，提供了对地球气候的首次直接观测。

研究人员最近在《自然》杂志上报告说，被困在岩心中的气泡是最原始但尚未被回收的，其中包含二氧化碳，甲烷和其他气体的原始样品，它们是史前大气条件和温度的“快照”。岩心收集在偏远的南极艾伦山。

第一作者闫玉珍，获得博士学位。普林斯顿大学在2019年对地球科学的研究解释说，由于冰会随着时间流动和压缩，因此连续的冰芯只能追溯到80万年前。他和他的合著者检索到的核心就像是从一部很长的电影中收集的场景，这些场景不能显示整部电影，但可以传达整个情节。

困在岩心中的气泡包含原始的二氧化碳，甲烷和其他气体样本，这些气体是古代气候的“快照”。由于冰会随着时间的流逝而流动和压缩，因此研究人员检索到的岩心就像是从一部很长的电影中收集的场景，这些场景并不能显示整部电影，但可以传达整个情节。

Yan表示：“您不会对事情的持续变化有所了解，但是会随着时间的推移而发生重大变化。” Yan的冰芯研究生研究得到了普林斯顿环境大学2016年华布里奇基金会环境研究研究生奖的支持研究所（PEI）是当前工作的基础。

《自然》杂志报道的冰芯是由资深作家约翰·希金斯，普林斯顿大学地球科学副教授，爱德华王子岛大学联合学院教授和严博士的联合顾问组成的研究小组中最新提出的。希金斯（Higgins）领导的先前团队从艾伦山（Allan Hills）回收了具有100万年历史的冰芯，这是科学家在2015年《美国国家科学院院刊》上发表的记录中最古老的冰芯。核的测量是通过测量冰中气泡中捕获的氩气的同位素来确定的，这项技术是普林斯顿大学地球科学，名誉教授和PEI相关学院的合著者迈克尔·本德（Michael Bender）开发的技术。

严说：“直接测量大气成分的能力是冰芯的最大优势之一。”“这就是为什么人们在最偏僻的地方花很多年才能得到他们的原因。”

研究人员在偏远的艾伦山（Allan Hills）收集了200万年前的冰芯，那里的强风有助于创造环境条件，将古老的冰吸引到地表。他们发现，尽管大气中二氧化碳的长期下降并没有直接导致当今的冰川周期变冷，但是温度和全球冰量却密切追踪了二氧化碳。

在最新出版物中，研究人员使用来自冰芯的数据来回答关于我们当前冰川周期如何出现的长期存在的问题。直到大约120万年前，地球的冰河时代由平均每40,000年往返的更薄，更小的冰川组成。

然后，在所谓的中更新世过渡之后，出现了我们当前的世界，其特征是更冷和更长的100,000年的冰川周期。这两个时期分别称为40k和100k世界。

严说，一些现有的理论表明，包括大气层二氧化碳的长期减少在内的10万个世界（包括11700年前结束的最后一个冰河时代）来临了。但是研究人员发现情况并非如此-在40k和100k的世界中，平均二氧化碳相对稳定。尽管40k世界的最低温度和二氧化碳水平高于100k世界的最低点，但两个年龄的最高水平是相似的。

严说：“中更新世过渡之后，可能发生了降低全球冰川温度和大气二氧化碳值的事情。”“这是我们首次直接获得这些温室气体测量值。冰芯还开辟了一系列新的测量可能性，这些变化可以使我们深入了解40k世界，而冰川周期与我们今天的情况截然不同。”

班德说，尽管平均大气中二氧化碳的长期下降可能不会直接导致10万个世界，但研究人员仍然观察到二氧化碳与全球温度之间存在相关性。

班德说：“说二氧化碳不是一个因素是完全错误的。”“在40,000年和100,00000年的冰冰间期循环中，温度和全球冰量非常接近地跟踪二氧化碳。从较低的冰川温度到较高的中间温度，需要二氧化碳的改变。”

Yan说，现在大气中的二氧化碳含量高达百万分之四百（ppm），比40k世界的最高水平高出近100ppm。

严说：“我们看到的二氧化碳水平是200万年来所未见的。”“虽然我们的数据表明，二氧化碳的长期减少不是中更新世过渡时期的决定性因素，但这并不意味着二氧化碳没有能力带来全球规模的变化。

他说：“我们现在处在不同的状况中，二氧化碳是当今世界的主要参与者。”“如果我们想回顾过去的地质情况，以模拟当今世界的情况，我们需要超过200万年才能找到它。”

Yan，Higgins和Bender与加州理工学院赫兹基金会研究员Preston Cosslett Kemeny在大自然中进行研究，他于2015年获得普林斯顿大学的地球科学学士学位，环境研究，行星与生命学证书。合著者还包括俄勒冈州立大学的爱德华·布鲁克；缅因大学的Heather Clifford，Paul Mayewski和Andrei Kurbatov；肖恩·麦凯（Sean Mackay），普林斯顿大学以前的博士后研究员，现在是波士顿大学。斯克里普斯海洋研究所的Jessica Ng和Jeffrey Severinghaus。

###

参考：严玉珍，Michael L. Bender，爱德华·J·布鲁克，希瑟·M·克利福德，普雷斯顿·凯门尼，安德烈·V·库尔巴托夫，肖恩·麦凯和保罗·A Mayewski，Jessica Ng，Jeffrey P.Severinghaus和John A.Higgins，2019年10月30日，自然。
10.1038 / s41586-019-1692-3

该论文“具有200万年历史的南极冰层大气气体快照”已于2019年10月30日发表在《自然》杂志上。这项工作得到了美国国家科学基金会（ANT-1443306，ANT-1443276，NSF-0538630和ANT-0944343和ANT-1443263的资助）以及PEI Walbridge基金会环境研究项目研究生奖“通向世界的窗户”的支持来自南极蓝色冰区百万年冰的气候记录中有40,000年的冰川周期。