冰芯与湖芯：揭秘青藏高原的两部“无字天书”

冰芯被称为“无字的环境密码档案库”。

近日，我国科研人员首次获得喀喇昆仑山脉境外的深冰芯和湖芯样本。那么，这些冰芯和湖芯到底如何生成的？它们测定出的数据又有什么现实意义呢？

图为研究人员展示冰芯样本。来源/新华社

气候环境的无字“档案库”

喀喇昆仑山脉的深冰芯样本 来源/中新网

冰芯其实就是用钻探设备在冰川内部打出来的圆柱状冰体。在高原高寒处，降雪在长达几千年甚至百万年的日积月累中堆积，从底部往上就会逐渐形成不同的冰层。

中国科学院青藏高原研究所的青藏高原冰芯库   来源/人民日报

由此，研究人员从冰川中取出的这根“冰棍”，承载着几千甚至百万年气候环境变化留下的“史料”。“研究冰芯就像读历史书一样，从底部到顶部，从老到新，我们可以把整个气候环境变化的历史恢复出来。”中国科学院青藏高原研究所研究员徐柏青说。

钻取的湖芯  来源/青藏高原研究所

与冰芯类似的是，湖芯也是研究人员钻取而出的圆柱体。不同的是，湖芯来自湖泊沉积物，是从气体或水体中自然沉降到湖底并堆积起来的物质。“与大尺度的环境变化记录者冰芯相比，湖芯是区域气候环境变迁以及人类活动历史等的忠实记录者。”徐柏青说。

钻取和保存方式各不相同

科考队的冰川冰芯钻取营地  来源/中新网

钻取冰芯并不是一件容易的事情。

在冰川中获取冰芯，需要用一套特殊的钻探系统。“一般都在冰川的顶部、地势比较平坦的地方进行钻探，这样可以保证冰层信息的完整性以及连续性。”徐柏青说，为了保证打上来的冰芯不会融化，所以冰芯都要在夜里打。

冰芯钻头  来源/格林兰冰盖计划官网

钻取湖芯的过程则更加考验经验和耐心。

科考队员们将取样管触到湖底后，通过重力作用使沉积物样本进入管中，再将取样管提起。如果取样器触到沉积物表面时角度出现偏差，那取得的沉积物就不能真实反映年代气候。

科研团队利用搭建好的水上钻探平台，在西藏纳木错中心湖区水深95米的地方成功钻取长100.63米的湖芯。来源/新华观点

同时，取样量也要恰到好处，如果取样管下沉过浅，就可能取不到样本，如果下沉过深，取样管中的样本就可能被严重挤压导致变形。

冰芯和湖芯被钻探出来后，为保证顺序和层次不乱，需要进行编号，标示出每一段冰芯和湖芯的上下顺序；为防止污染，还要进行严格的封装。

记录环境变化的指标有所区别

我国在南极取得的冰芯 来源/兰州日报

在徐柏青看来，可以把冰芯记录环境变化的指标分成三大类。

“第一类是冰本身携带的信息。”徐柏青说，测量冰芯中的氢、氧同位素的比率可以推算过去的环境温度高低，冰芯的积累速率可以显示出降水量大小的变化，冰本身的结构还能反映出冰川形成的动力特征与过程。

冰芯中的火山灰 来源/格林兰冰盖计划官网

第二类指标则是冰芯中含有的各类物质。如水和所含矿物，可以恢复历史时期的一些重要的环境事件。比如，通过冰里粉尘含量的多少，就可以推断出当时沙尘暴活动的强度。

冰芯中的气泡 来源/科技日报

第三类是冰芯气泡中的气体成分和含量。这些气泡是冰初形成时的地球大气，可以揭示大气成分的演化历史，如二氧化碳、甲烷等温室气体的历史变化过程等。

科研人员对湖芯样本进行编号记录。 来源/新华网

“与冰芯相比，湖芯记录环境变化的指标则相对单一。”徐柏青说，湖芯的主要检测对象是其含有的各类物质。例如，曾有科研人员通过珠穆朗玛峰南部地区湖芯中硫含量的增加，揭示出硫同位素的变化主要是由气溶胶增加和气候变暖所致，对认识喜马拉雅高山脉高海拔气候和生态敏感区的环境变化特征发挥了很大作用。

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编辑制作：藏地科普

资料来源：《中国科学报》

编辑：丁娜 宋小琴

监制：马莲

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