科學(xué)家早就知道，在過(guò)去100萬(wàn)年內(nèi)的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，格陵蘭島的大部分地區(qū)是無(wú)冰的。在島上的西北高地上，矮矮的苔原沐浴在陽(yáng)光下，南部則被一片昆蟲環(huán)繞的云杉森林所覆蓋。那時(shí)，全球海平面要比現(xiàn)在高出6到12米。放眼全球，如今數(shù)億人的家園，都被淹沒(méi)在海水之下。
不過(guò)，科學(xué)家并不知道，格陵蘭島的冰的消退，具體發(fā)生在何時(shí)?，F(xiàn)在，在一項(xiàng)新發(fā)表于《科學(xué)》雜志的研究中，一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析于冷戰(zhàn)期間從格陵蘭冰蓋的一千多米深處采樣的凍土樣本，確定了這個(gè)時(shí)間點(diǎn)：它發(fā)生在大約41.6萬(wàn)年前，持續(xù)了大約1.4萬(wàn)年的時(shí)間。
冰下的世界
上世紀(jì)60年代，美國(guó)科學(xué)家和美國(guó)陸軍工程師在格陵蘭島西北部的“世紀(jì)營(yíng)”，進(jìn)行了為期6年的格陵蘭冰蓋鉆探工作。世紀(jì)營(yíng)是美軍在格陵蘭島的一個(gè)秘密基地，它由核反應(yīng)堆提供動(dòng)力，包含一系列在冰蓋上挖掘的隧道。
鉆探地點(diǎn)距離海岸200多千米，冰蓋厚達(dá)1387米。穿越這厚厚的冰蓋，科考隊(duì)繼續(xù)向下面已經(jīng)結(jié)冰的巖石土壤鉆取了3米多厚的凍土樣本。在近30年的時(shí)間里，很少有科學(xué)家關(guān)注這塊凍土。幾年前，丹麥的一組研究人員在哥本哈根的一個(gè)冰柜里，發(fā)現(xiàn)了這塊被忽視已久的凍土。
上世紀(jì)60年代，美國(guó)陸軍工程師George Linkletter在世紀(jì)營(yíng)的科考基地檢查一塊冰芯。（圖/ U.S. Army Photograph via The Conversation）
為了更好地對(duì)這塊獨(dú)一無(wú)二的“氣候檔案”進(jìn)行分析，來(lái)自不同國(guó)家的科學(xué)家很快共同組成了一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)。他們在這塊凍土樣本最靠上的部分，發(fā)現(xiàn)了保存完好的植物化石，有力地證明了世紀(jì)營(yíng)之下的土地，曾在一段時(shí)間里是無(wú)冰的。
在格陵蘭冰蓋下的凍土樣本中，有著保存完好的40多萬(wàn)年前的苔蘚化石（左）和一顆莎草種子（右）。（圖/Halley Mastro / University of Vermont）
但具體是什么時(shí)候呢？
年代測(cè)定
為了保留樣本最后一次暴露在陽(yáng)光下的準(zhǔn)確記憶，研究人員在黑暗的環(huán)境中對(duì)樣本進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，覆蓋著格陵蘭西北部的厚一千多米的冰蓋的消退，發(fā)生在被氣候?qū)W家稱之為MIS 11間冰期的時(shí)期。MIS 11間冰期是一段很重要的時(shí)期，這是地球經(jīng)歷的一次長(zhǎng)時(shí)間的間冰期，跨越了42.4萬(wàn)年前至37.4萬(wàn)年前的時(shí)間。
為了更精確地確定冰蓋究竟是何時(shí)融化的，研究人員采用了一種被稱為發(fā)光定年的技術(shù)。隨著時(shí)間的推移，礦物質(zhì)會(huì)以鈾、釷和鉀等放射性元素的衰變和釋放輻射的形式積累能量，沉積物被埋藏的時(shí)間越長(zhǎng)，被困住的電子輻射就越多。
通過(guò)使用專門的儀器，研究人員測(cè)量了這些礦物質(zhì)以光的形式釋放的微小能量，進(jìn)而計(jì)算了這些樣本被埋藏了多長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈?span>最后一次暴露在陽(yáng)光下會(huì)釋放被困的能量。
在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，研究人員采用了一種不同的方法來(lái)測(cè)定樣品最后一次接近地表的時(shí)間。這次他們關(guān)注的是鋁和鈹?shù)?/span>放射性同位素。這些同位素形成于當(dāng)宇宙線撞擊地球上的巖石時(shí)，每種同位素都有不同的半衰期，因此它們?cè)诼癫貢r(shí)的衰變速度也有所不同。
通過(guò)同位素測(cè)定，研究人員計(jì)算出，冰川的融化讓這些陸地表面的沉積物在陽(yáng)光下暴露了不到1.4萬(wàn)年的時(shí)間。
當(dāng)研究人員將這些新的發(fā)現(xiàn)納入一些冰蓋模型時(shí)，模擬結(jié)果顯示，格陵蘭島的冰蓋在41.6萬(wàn)年前出現(xiàn)了大幅縮小，冰的邊緣至少消退了數(shù)十到數(shù)百千米。與今天相比，這些冰川的融化導(dǎo)致海平面至少上升了約1.5米，甚至可能高達(dá)6米左右。
對(duì)未來(lái)的警示
格陵蘭冰蓋下古老的凍土，向人類的未來(lái)發(fā)出了警告。
在MIS 11間冰期，地球是溫暖的，冰蓋被限制在高緯度地區(qū)，這與現(xiàn)在的情況很像。那時(shí)，大氣中的二氧化碳含量在大約3萬(wàn)年的時(shí)間里一直保持在百萬(wàn)分之265~280之間，這誘發(fā)了足以融化格陵蘭島的大部分冰的升溫。
現(xiàn)在，我們大氣中的二氧化碳含量是MIS 11時(shí)的1.5倍，約為百萬(wàn)分之420，而且這一濃度每年都在上升。二氧化碳吸收熱量，使地球變暖，大氣過(guò)多的二氧化碳會(huì)導(dǎo)致全球氣溫升高。
在過(guò)去的十年里，隨著溫室氣體排放的持續(xù)增加，人類經(jīng)歷了有記錄以來(lái)最熱的八年。初步數(shù)據(jù)顯示，2023年7月出現(xiàn)了有記錄以來(lái)最熱的一周。這樣的熱量可以融化冰原，而冰的流失會(huì)進(jìn)一步使地球變暖。
即使我們明天就停止燃燒一切化石燃料，大氣中的二氧化碳水平也會(huì)在數(shù)千到數(shù)萬(wàn)年內(nèi)保持高水平。這是因?yàn)槎趸夹枰荛L(zhǎng)時(shí)間才能進(jìn)入土壤、植物、海洋和巖石?？梢哉f(shuō)，人類正在創(chuàng)造像MIS 11一樣的長(zhǎng)期溫暖的環(huán)境。
除非人們大幅降低大氣中二氧化碳的濃度，否則基于科學(xué)家目前對(duì)格陵蘭島的過(guò)去的發(fā)現(xiàn)，未來(lái)的格陵蘭島基本上將是無(wú)冰的。
#創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)：
撰文：
Paul Bierman（佛蒙特大學(xué)）
Tammy Rittenour（猶他州立大學(xué)）?
排版：雯雯
#參考來(lái)源：
https://theconversation.com/when-greenland-was-green-ancient-soil-from-beneath-a-mile-of-ice-offers-warnings-for-the-future-209018
#圖片來(lái)源：
封面圖&首圖：Paul Bierman
