在法國阿爾卑斯山的高處，科學家們發現了一份可追溯到 12000 多年前的冰凍檔案——這是西歐已知最古老的冰。這塊古老的冰川核心蘊含著極其詳盡的過去氣候、氣溶膠化學成分，甚至早期人類活動痕跡的記錄。從冰河時代的沙塵暴和森林遷移，到農業和工業的興起，這塊冰層記錄了一條宏大的環境時間線。

1999年探險隊在勃朗峰山肩的Dome du Go?ter采集冰芯。圖片來源：LGGE/OSUG，Bruno Jourdain

這一發現不僅揭示了歐洲大氣的歷史，也為檢驗氣候模型和理解人類文明如何重塑地球提供了一個強有力的新工具。

冰川如同天然檔案庫，層層冰層蘊藏著有關地球環境歷史的寶貴線索。在這片冰凍的土地上，科學家們發現了微量的塵埃、花粉和污染物。這些顆粒如同帶有時間戳的標記，幫助研究人員研究地球大氣和生態系統在數千年間是如何變化的。

在沙漠研究所 (DRI)，冰芯實驗室利用這種方法揭示了諸如鉛污染和古羅馬經濟不穩定等歷史事件。該團隊取得了一項新的突破，發現法國阿爾卑斯山的一座冰川中含有可追溯到上一個冰河時代的冰，這是迄今為止在歐洲該地區發現的最古老的冰川冰。這塊冰芯涵蓋了人類發展的重要里程碑，包括西歐農業的興起和工業化的開始，為了解那個以劇烈變革為標志的時期提供了難得的機會。

在發表于《美國國家科學院院刊》（PNAS Nexus）六月刊的一項研究中，科學家分析了從勃朗峰古特穹頂（D?me du Go?ter）提取的40米長冰芯。通過放射性碳測年法，他們確定該冰川保存了至少12000年前完整的氣溶膠和氣候數據。氣溶膠是懸浮在空氣中的細小顆?；蛞旱?，包括沙漠塵埃、海鹽、火山硫磺、野火煙霧以及人類活動產生的污染物等物質。

冰芯提供了這些粒子最詳細的檔案，這項研究標志著歐洲冰芯首次被證明能夠追溯到上一次重大氣候變遷時期。由于氣溶膠通過影響云層形成和太陽輻射來影響氣候，因此該冰芯中儲存的信息可以在完善用于理解歷史和未來氣候模式的模型中發揮關鍵作用。

研究合著者 Nathan Chellman 在 DRI 冰芯實驗室中精心準備縱向冰芯樣本，用于高分辨率測量。圖片來源：DRI/Jessi LeMay

“我們第一次獲得了相當完整的阿爾卑斯山大氣和降水化學記錄，可以追溯到中石器時代，”DRI 冰芯實驗室主任、該研究的共同作者喬·麥康奈爾 (Joe McConnell) 說?！斑@很重要，因為有兩種主要的氣候狀態——冰期和間冰期——并且通過記錄這一巨大氣候變化中的大氣降水化學，可以告訴你預期的最極端的自然氣溶膠濃度?！?/p>

除此之外，人類從人口稀少的狩獵采集社會，經歷了農業發展、動物馴養、采礦等，再到人口的大幅增長和土地的開墾。所有這些都發生在這個冰芯地點周圍。它涵蓋了自然和人為變化的方方面面，而且它位于歐洲的中心地帶，正是西方文明的發祥地。

這座冰川位于阿爾卑斯山脈，意義重大，因為它比遙遠的北極冰川更能完整地記錄歐洲當地的氣候。許多氣溶膠在驅動地球氣候方面發揮著重要作用，因此科學家們希望了解過去氣溶膠的來源和濃度是如何變化的。

主要作者米歇爾·勒格朗 (Michel Legrand) 表示：“從冰川和冰蓋收集的冰芯可以提供這樣的信息，但由于這些液滴和顆粒在空氣中停留的時間只有幾天到一個星期，因此從靠近源頭的冰川收集的記錄往往最具參考價值?！?/p>

實驗室連續冰芯化學分析期間，融化器上的冰樣。圖片來源：Sylvain Masclin

本研究中分析的冰芯最初由該研究的一些法國作者于1999年收集。它被存放在法國的冰箱里超過20年，之后麥康奈爾和他的團隊將其帶到了內華達州里諾的DRI冰芯實驗室，在那里，他們利用被稱為連續流分析的專用設備和方法，將其融化，并逐層測量其化學成分。

“確定冰層中的某一層代表哪一年或哪一段時期可能很有挑戰性，因此我們在這里采用了一種獨特的放射性測量方法組合來確定冰層的年代順序，”合著者沃納·埃施巴赫說?！拔覀兒芨吲d地發現，即使是在 20 世紀氣候異常溫暖的情況下，勃朗峰頂附近 14000 多英尺的低溫也保護了冰川，因此冰記錄尚未受到融化的影響?！?/p>

位于冰川深處約40米處的冰芯底部冰塊的歷史年齡令研究人員感到驚訝。另一個從距離不到100米的多姆山口冰川采集的冰芯，盡管深度更深，但發現其內部的冰塊只有大約一個世紀的歷史?？茖W家們將此歸因于勃朗峰上發現的強風模式。

“很高興能在歐洲阿爾卑斯山發現第一根冰芯，它包含了完整的氣候記錄，可以追溯到當前一萬年的溫暖期，以及上一個冰河時代的截然不同的氣候，”合著者蘇珊娜·普倫克特 (Susanne Preunkert) 說，她是 1999 年收集冰芯的野外團隊成員之一。

這份極其詳盡的冰記錄揭示了上一個冰河時代與當前全新世之間的溫差約為3攝氏度。利用冰中嵌入的花粉記錄，重建了上一個冰河時代的夏季氣溫，結果顯示整個西歐地區比上一個冰河時代的夏季氣溫低了約2攝氏度，阿爾卑斯山脈地區比上一個冰河時代的夏季氣溫低了約3.5攝氏度。

磷記錄還向研究人員揭示了該地區過去12000年植被的變化。上一個冰河時代，冰中磷的濃度較低，在全新世早期至中期急劇上升，隨后在全新世晚期穩步下降。這與氣候變暖時期森林的擴張，以及現代社會發展、農業和工業擴張導致的土地開墾之后森林的衰退相一致。

海鹽記錄也幫助研究人員研究了歷史上風力模式的變化。冰芯顯示，上一個冰河時期海鹽沉積率更高，這可能是由于西歐近海西風增強所致。海鹽氣溶膠可以將太陽輻射散射回太空，并通過影響云滴、云大小和反照率來影響氣候，使其成為區域氣候的重要驅動因素。

冰芯記錄更生動地展現了氣候變化過程中塵埃氣溶膠的變化。塵埃通過吸收和散射入射太陽輻射和行星輻射，成為重要的氣候驅動因素，并通過充當云凝結核影響云的形成和降水。在上一個冰河時代，塵埃含量比全新世高出約8倍。這與之前氣候模型模擬的歐洲在暖氣候和冷氣候階段之間塵埃氣溶膠僅僅翻倍的說法相矛盾。這種差異可能是由于撒哈拉塵埃羽流在歐洲沉積增加所致，而這仍然是該地區塵埃的主要來源。冰芯記錄與其他古氣候記錄相一致，這些記錄表明在較冷的氣候時期，地中海地區氣候更加干旱。

這項研究僅僅是勃朗峰冰蓋記錄故事的開端，研究人員計劃繼續分析它，尋找人類歷史的線索。揭開每個冰芯記錄的第一步是利用同位素和放射性碳測年法確定每一層冰層的年齡?，F在，有了這些信息，科學家們可以更深入地探究它能揭示哪些關于過去人類文明及其對環境的影響的信息。

麥康奈爾說：“現在我們可以開始從人類歷史的角度來解讀我們所掌握的有關鉛、砷和其他類似物質的所有其他記錄。”

這些信息還可以用來幫助解釋氣溶膠的變化如何影響氣候，并改進模型，以幫助我們了解當前和未來的氣候變化。

“如果你真的要回顧并研究所有可能的氣候狀態，無論是過去還是未來，你就需要一個能夠捕捉真實氣候變化的模型，”麥康奈爾說?！斑@是一個值得稱贊的目標，但要評估模型的準確性，你必須能夠將它們與觀測結果進行比較，對吧？而這正是冰芯發揮作用的地方?！?/p>

編譯自/scitechdaily