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地球最热时期何时?科学家如何穿越时空揭秘气候历史

时间:2024-12-21 11:14:06来源:大科技杂志社编辑:快讯团队

随着夏日的酷热不断攀升,人们纷纷感叹,似乎每一年都在刷新着高温记录。新闻中也频繁提及,2019年成为了有气象记录以来第二炎热的年份,与榜首的2016年仅相差0.04℃。更有科学家指出,全球98%的区域正在经历两千年来的最热十年。然而,地球历史上的高温之最究竟是在何时?科学家们又是如何揭示这一秘密的呢?

在地球的南北两极,厚重的冰川覆盖了广袤的土地,这些冰川的年龄有的甚至超过了几万年。冰川在漫长的岁月中,见证了无数自然事件,如火山爆发、海啸地震,以及极端的气候变化。冰川中的尘埃、气泡、海盐、火山灰和生物灰烬等,都成为了古气候学家们研究气候变化的宝贵资料。

美国达特茅斯学院的地球科学教授埃里希·奥斯特伯格,多年来致力于研究南极冰芯。他与团队在南极冰层最厚的地方驻扎,利用特制冰芯钻提取不同年代的冰芯样本。冰芯的厚度直接反映了其年代久远程度,越厚的冰芯代表着越久远的气候记录。尽管过程艰难,时常面临北极熊和暴风雪的威胁,但他们依然坚持完成了长达6至8周的冰芯采集工作。

在超净室中,科研人员身着紧身衣,佩戴多层手套,小心翼翼地处理这些珍贵的冰芯样本。他们将冰芯融化或压碎成细小的条状,并利用质谱仪、扫描电子显微镜和气相色谱仪等先进设备,检测其中的微粒和分子,如硫酸盐、金属离子和放射性元素等。这些元素的存在,往往能揭示出历史上的气象异常或气候灾害。而通过研究冰芯中的温室气体,如甲烷和二氧化碳,科学家们还能推算出当时的温度情况。

根据冰芯的研究结果,埃里希教授认为,大约在12.5万年前,南极经历了一次大规模的冰川融化,这是人类出现前的最后一次极端高温时期。这次融化事件后,新的冰川覆盖了跨南极山脉,将南极洲分隔为东西两个冰原,导致两边冰芯记录的气候变化存在差异。

除了冰芯,科学家们还通过研究远古生物来揭示气候变化。有孔虫,一种微小的海洋原生动物,其历史可追溯至5亿多年前。这些微小的生物拥有碳酸钙质的壳,壳中的镁离子和钙离子比值变化,能够反映出周围环境的冷暖变化。当海水温度较高时,有孔虫会吸收更多的镁离子,导致壳中镁离子与钙离子的比值发生变化。通过对有孔虫壳体的研究,科学家们能够“读出”上百万年的气候变化历史。

中科院南京地质古生物研究所的研究员李保华团队,经常出海采集有孔虫化石,并研究它们记录的气候信息。他们发现,45万年前南海西部的海水温度比现在高出1至2℃,这样的温度足以融化大量冰山,导致海水上涨,足以淹没我国长江中下游的许多大城市。

树木的年轮也是揭示气候变化的重要线索。科学家们发现,树木在春夏季节生长迅速,年轮显得稀疏;而在温度下降时,年轮间距变小,树干变得更加致密。年轮的变化还能反映出降水、湿度等气候因素的变化。因此,通过研究古老树木的年轮,科学家们能够了解过去数千年的气候变化历史。

除了冰芯、有孔虫和树木年轮,科学家们还通过研究化石来揭示气候变化。蛤蜊,一种有壳的软体动物,其壳体的生长方式与树木相似,每年吸收钙质沉积在壳上形成年轮。通过计数蛤蜊壳体的年轮,科学家们能够得知蛤蜊的年龄。而年轮的疏密程度则反映了当年的温度和水汽等气候因素的变化。美国雪城大学的古生物学家琳达·伊凡尼团队在南极洲找到了一些5000万年前的蛤蜊化石,这些化石的年轮呈现出一种周期性变化,揭示了厄尔尼诺现象在千万年前就已经有规律地反复出现。

通过综合研究冰芯、有孔虫、树木年轮和化石等多种资料,科学家们发现,与曾经的两极冰川融化、热带动植物生活在寒温带地区的时期相比,如今的气候并不算最热。然而,人类活动对气候的影响不容忽视。过去地球制造一个极热期往往需要数万到数十万年,而人类活动导致全球平均气温升高1.2℃只用了150年。随着人类每年排放大量的二氧化碳,下一个极热期的到来或许就在几十年后。

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