南极冰事（30）百万年芯

张武昌 2024年1月4日星期四

南极冰盖的形成

 地质学家对地质历史年代一般都沿用英语的计数习惯，把百万年（million years）作为单位。

大约50百万年前，大气中二氧化碳平均浓度约为1600 ppm（ppm, part per million, 1 ppm为百万（10的6次方）分之一），平均气温比现在高12摄氏度左右。

约34百万年前，二氧化碳浓度下降，南极洲如今的冰盖从那时开始形成。此后，二氧化碳浓度时升时降，但从长期看呈进一步下降趋势。

大约16百万年前，地球大气中二氧化碳浓度长期保持在480 ppm上下。

到14百万年前，下降到420 ppm，即与目前相当的水平。也就是说14个百万年前，南极冰盖大约就是目前的样子了。

之后继续下降，到约2.5百万年前，降至270 ppm至280 ppm，一系列冰期随之而来。

大约0.4百万年前，大气二氧化碳浓度没有超过2.5百万年前水平，此后大体维持在这个水平。

约250年前，人类活动开始对大气产生大规模影响，二氧化碳浓度迅速增加。

时间胶囊

为了研究古气候，世界各国在南极冰盖打钻获取岩芯，分析不同深度（代表不同的时间）岩芯中气体（主要是二氧化碳）的浓度，反演地质历史时期温度变化。

冰芯切片中有大量气泡，是古代大气被封存在冰雪中造成的，这些气泡又被称为时间胶囊

在南极打钻的工作开始于1950年代。第一个深冰芯是在1968年的Byrd Station开始的，目前已完成了多个冰芯，下图中的蓝点是冰芯的位置。

百万年芯---新的圣杯

在Dome C的冰芯的最深处有0.80百万年，是最古老的冰雪样品。根据Dome C和东方站的冰芯资料，二氧化碳浓度在这段时间的变化可以用下图中的桔色曲线来表示。

可见气候变化的周期（二氧化碳浓度变化周期）为0.1百万年（10万年），和米兰科维奇的理论比较符合。这段时间共有8个周期。

海洋沉积物记录表明1百万年前，气候的变化周期为0.04个百万年（4万年）。

所以科学家十分渴望得到百万年芯，以推测周期为0.04个百万年（4万年）的气候记录转变成周期为0.1百万年（10万年）的过程记录，这一目标被称为科学界的又一圣杯（holy grail）。

钻走偏锋

但是，也有科学家认为，不一定要垂直向深处打钻，既然冰盖可以沿山坡上卷形成蓝冰区（见冰盖上的陨石一章），这些蓝冰区的年龄可能就有上百万年。

基于这个逻辑，有科学家在2017年，钻走偏锋，在蓝冰区打钻，号称冰芯年龄有2.7个百万年，发表在了著名期刊Science上。

2022年8月，著名期刊Nature报道了约有4.3-5.1个百万年的冰样。

中规中矩

 2021年12月，科学家经过的多次会议研讨，确定一个叫Little Dome C（122.52059 E, 75.34132 S）的位置应该有百万年芯，这个位置距离Dome C只有35 千米，科学家估计应该能得到1.4个百万年的年芯，长度约有2.75千米。

2022年12月23日，澳大利亚的科学家的车队从Casey Station 出发，

经过大约20天，2023年1月10日到达Little Dome C，

到1月19日建立打钻营地，

Little Dome C营地

对于新的圣杯的追逐日趋白热化，让我们静静等待科学家的精彩发现。