地球最古老冰川的探寻

我们大多数人认为冰川是短暂的。它在寒冷时形成，在变暖时（或你撒盐时）融化。然而，冰川是冰川可以持续存在的证据。形成冰川的冰需要几个世纪才能形成，并且可能存在数十万年……甚至可能更长。

但这还不是全部！冰川不仅持久，而且是一个优秀的记录者。它可以储存地球大气中各种信息，如颗粒物（如火山灰或风吹来的灰尘）、气溶胶（如硫酸）或气体（如被困住的二氧化碳气泡）。所有这些数据都可以用来记录地球气候的长期变化。

冰川冰

为什么是这样？要理解冰川的记账能力，我们需要看看冰川是如何形成的。它不像你车道上的冰，而是经过几十年到几个世纪形成的。所有这一切只需要寒冷和时间。

冰川和冰川冰始于雪。在每年降雪量大的地方，一些雪可能不会在温暖的夏季融化。然后，来年的雪会落在旧雪的上面……这个过程年复一年地重复。最老的雪会加热和冷却，可能因为一些融化（或升华——直接变成气体）而损失一些质量，但雪会凝结成颗粒状的冰，称为雪冰，然后变成冰，最终变成冰川冰。

冰川冰是地球上水所能达到的最接近“岩石”的状态，形成相互交织的冰晶网络，在显微镜下看起来像花岗岩。那些冰川冰可能始于数英尺厚的雪，但会被压缩成不到一英寸厚的冰。在那层冰中，保留着任何固体颗粒，如落在冰上的灰烬、岩石碎片、气溶胶颗粒以及其他任何东西。此外，当雪落下时，采集大气的气泡会 trapped 在冰中。最终，你会得到一层又一层的冰，记录着该冰川的年降雪量。

冰川冰很奇特。它是固体的，但在斜坡和压力下会流动。冰川和冰盖可能厚达数百英尺到数英里，所有这些压力都会使冰变形。当冰川底部的冰下坡流动时，冰就会流动。这就是冰川前进的方式，当雪堆积在冰川顶部，积聚导致底部流动。反之，当冰川底部融化时，它可能会后退。

冰芯记录

因此，当科学家们前往格陵兰岛或南极洲等地时，他们可以钻取冰芯来解读地球过去的状况。顶部的冰是最近的，越往下越古老。地球上一些最古老的连续冰芯包含可追溯到80万年前的年度记录。

现在，解读冰芯气候记录存在一些注意事项。如果冰已被严重变形，下层冰被年轻冰取代，或者冰的底部已融化，那么你的记录就非常难以解释，甚至不可能解释。熔化或升华也会导致顶部冰的损失，使更古老的冰暴露在地表。那么问题就来了，你如何确定你脚下冰的年龄呢？

寻找真正的古老冰川

一个可能的答案是观察当石英被来自太空的宇宙射线击中时形成的稀有元素。Marie Bergelin及其同事最近在《极地学报》上发表的一项研究试图利用冰芯中锁定的沉积物来确定沉积物最后一次在地表的时间，从而确定其所在冰川的年龄。他们可能在南极翁格山谷找到了超过400万年的冰。

宇宙成因核素是铍、氖和铝等元素的同位素。当来自太空的宇宙射线撞击矿物质时，它们会破裂并形成这些稀有同位素。 宇宙射线不会深入岩石或冰层，因此通过观察岩石表面的这些元素的含量以及这些元素如何衰变，你可以模拟该材料的暴露和埋藏年龄。

南极翁格山谷是位于横贯南极山脉深处的冰川山谷。它有一些活跃的冰川，但也有一些被岩石和碎片覆盖的古老、静止的冰层。Bergelin及其同事从这些古老的冰层中切取冰芯，分析岩石中的沉积物，以确定它们被埋藏的时间，从而给出冰层的最小年龄。

年龄解读

现在，这可能会很混乱。这些山谷中的冰可能没有融化（翁格山谷的平均温度为-11°F（-24°C））。相反，冰会在阳光下升华，所以年轻的冰多年来会损失。在翁格山谷，每百万年可能损失超过70英尺（22米）的冰。这相当于很多冰，基本上是……汽化了。

在Bergelin及其同事钻取的约30英尺（9.4米）的冰芯中，他们识别出多个批次的冰和表面。利用宇宙成因核素测量，他们确定了不同表面的暴露和埋藏年龄。一些最年轻的冰龄约130万年前。更深的表面表明它们约在300万年前被埋藏在冰层中，更深的则是在约430万至510万年前。

为了更直观地理解，如果这些冰川年龄是正确的，那么最古老的冰形成于南方古猿在东非漫游时期的降雪。中间层形成的时间接近我们祖先首次使用石器的时候，而表面则代表着直立人高峰期的降雪。

这些新年龄是否能用于理解过去气候的关键在于复杂性。宇宙成因核素测量可能存在风险，具体取决于样品的采集方式和所使用的假设。为了让这些年龄被接受，科学界将仔细审查作者为确定这些日期所做的工作。

如果它们是准确的，那么研究翁格山谷冰层中捕获的物质，可能会为我们提供比以往通过冰川所能获得的更长远的人类对地球气候的认识。它也可能为我们在其他地方寻找更古老的冰川提供新工具。