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高原取芯记:“天书”难读更难取

2017-07-14 10:22 来源:新华每日电讯

  冰川是“大自然的博物馆”,也被称为“无字天书”。7月初,新华社记者随第二次青藏高原综合科考冰川与环境变化考察队,前往唐古拉山龙匣宰陇巴冰川,直击他们冰芯钻取的艰辛过程,看冰川专家如何探寻“无字天书”的奥秘。

  可追溯80万年前的自然环境变迁史

  冰川是地球水体的重要组成部分,犹如蓝色星球上的冰雪宝藏。而冰芯,则是科学家们在冰川中自上而下钻取的圆柱状冰样,其中冰封了地球环境的演化历史,是冰川学领域的关键研究素材。

  “冰川是‘大自然的博物馆’,甚至可被称为‘无字天书’。”中国科学院研究员徐柏青说。徐柏青是第二次青藏高原综合科考江湖源科考协调组组长,也是此次冰川与环境变化考察队队长。

  他告诉记者,在冰川中越往下,冰层形成年代越久远。反之,越靠近表层,冰层形成的年代越近。冰川按此规律积累,年复一年从不间断,并且在积累过程中不断将自然环境的变化信息冰封于内。因此,在冰川中竖直钻取一根冰芯,便如同获得了一部自然“编年史”。

  上世纪五十年代,冰芯钻取和研究在全球取得突破。1987年,我国在敦德冰帽成功钻取第一根冰芯。目前,人类通过冰芯,可以追溯距今80万年的自然环境变迁史。

  冰芯中包含了3种可作为“史料”的物质信息——冰本身、外来物质以及气泡中包裹的气体。其中,冰芯稳定同位素可记录温度变化,而积累量则能恢复降水变化。

  正因如此,在气候变化如此牵动人们神经的今天,冰芯研究也愈发受到全球范围的关注。

  此外,冰芯中还包含尘埃、微生物等外来物质。徐柏青说,包括超新星爆发等天文事件,都可以在冰芯内的物质中找到根据。冰芯气泡封存了古大气,对其进行分析,可以了解大气成分的演化历史。

  冰芯要到何处寻?地势高处险中求

  冰芯要到何处寻?考察队成员,中科院青藏高原研究所博士后朱美林说:“一般而言,钻取冰芯的位置越高、越平越好,冰层要越厚越好。”

  “地势越平、越高,冰雪融化得越慢,且其他地方吹来的雪不会在此堆积,不会影响冰川物质积累的稳定性。”朱美林说。

  冰层越厚,则证明冰川积累时间越久,科研人员可以获得的环境信息越丰富。

  考察队这次原计划在龙匣宰陇巴冰川海拔5650米处钻取浅冰芯,以恢复过去100年,特别是近50年来,江湖源区气候变化及对冰川、湖泊变化的影响。但入夏以来,唐古拉冰川表层积雪消融较快,雪面下隐藏的冰裂隙、冰湖、冰河,给科考队员带来很大危险。最后,考察队不得不改为在5250米的冰川末端钻取古老冰芯。

  徐柏青说,如果说钻取顶部冰芯,是为了从今天回头看,那么在冰川末端打钻,则是直接找冰川最“年长”的部分进行研究。

  “在末端作业,关键在于一定要打到冰川的最底部。通过原子阱等技术对这部分冰芯进行检测,可以测定冰川的年龄。”徐柏青说,冰川最先消融的是末端最古老的部分,因此随着冰川的持续退缩,冰川会越来越“年轻”。通过逐年观测冰川的年龄变化,可以判断冰川消融速度,预测它未来的命运。

  低温是钻探的理想环境,午夜、凌晨时分便成了钻取冰芯的最佳工作时间。徐柏青介绍,此次钻探的作业温度,至少要在零下5摄氏度以下。而在冰芯钻取的最佳月份,即4、5、10和11月,科考队员们经常要冒着零下二三十摄氏度的严寒,于傍晚向山中进发,顶风冒雪、越岭蹚河,徒步数小时到达钻取点。而由于冰川上和周围区域常常车马难行,科考队员在野外便需变为登山队员,必须具备良好的户外生存技能。

  在本次钻取末端冰芯近3小时的路途中,队员们先后渡过了五六条冰河。在抵达冰川前,一条较深的冰河挡住去路。有人下脚不慎,水淹到了膝盖以上。几位只穿了徒步鞋的队员,最后被队友背过了河。

  而在几天前向冰川顶端进发的过程中,一名科考队员甚至不慎落入了积雪下的冰湖。幸亏这名队员户外经验丰富,借助背包浮力接近湖边,并用冰镐砸向冰面,才最终脱险。虽然困难重重,科考队员们还是成功钻取了唐古拉冰芯。

  7月7日,冰川考察队在普若岗日冰原脚下安营扎寨,准备钻取普若岗日冰原冰芯,但受气温过高等因素影响,未能顺利钻取冰芯。“尝试钻取冰芯,钻出来的却是饱含水的雪柱。”徐柏青说,尽管未能完成普若岗日冰原冰芯钻取工作,科考人员还是对普若岗日冰原西南侧的冰川现状进行了考察,发现冰原表面积雪均为湿雪,雪中水分含量极高,冰面形成大量的河流和湖泊。这些工作为下一步科考积累了经验。

  7月10日,考察队撤离普若岗日,第二次青藏高原综合科考江湖源冰川考察完成阶段性任务。

(责任编辑:王蔚)

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