近日,搭载我国第26次南极科学考察队的“雪龙”号破冰船返程回国。911制品厂麻花地理与海洋学院的侯书贵教授和他的队友们经过近两个月的不懈努力,圆满完成了本次南极内陆冰盖科考任务。和本报之前报道的南京天文光学技术研究所的胡中文不同,侯书贵教授南极科考的任务是在南极内陆冰盖的最高点(冰穹A地区海拔4093米,被称为“不可接近之极”)获取冰芯。“可别小看冰芯,它可是记录珍贵的古气候和古环境信息,是气候学的‘无字史书’。”侯书贵说。
“无字史书”记录百万年气候变化
侯书贵教授此次科考主要执行内陆冰盖考察任务,即完成中山站至冰穹础沿途观测和表层雪样采集以及冰穹础浅冰芯钻取工作。
南极大陆冰穹础地区,是南极内陆冰盖上海拔最高的区域,由于本区冰体流变作用最小、雪冰记录信息量大、底部冰层的年代很可能超过百万年等因素,被国际公认为南极冰盖最理想的深冰芯钻取地点。在冰穹础区域开展长期科学观测,对研究全球气候变化有重要意义。
据侯教授介绍,此次在昆仑站附近钻取了一支132米长的冰芯,根据已有研究结果推测,本支冰芯可以追溯过去五六千年以来的地球环境及气候变化。科学研究表明,所有在大气中循环的物质都有可能随大气环流而抵达冰川上空,并沉降在冰雪表面,一年年沉积,最终形成冰芯记录,可谓蕴藏着古气候和古环境信息的“无字史书”。侯教授表示,不同长度的冰芯,可以反映不同历史年代的气候变迁,从中可以得到相应历史年代的气温和降水资料,以及二氧化碳等大气化学成分含量等信息。侯教授举例说,温室气体含量近200年突然升高这一事实就是从冰芯中首先分析得出的。冰芯中的气泡是唯一直接封存当时状况下大气成分的介质,通过测定发现,冰芯气泡中温室气体含量从工业革命后呈现急剧升高态势,可推断出人类活动对环境影响等。侯教授表示,对于此次科考采集的中山站-昆仑站断面表层雪样品,将主要用于叁类研究工作,即痕量元素、铍-10以及微生物分析。铍-10是一种宇宙核素,通过研究冰芯铍-10的含量可探知宇宙事件、地磁场变化和冰芯钻取点的降水量变化等。
在南极内陆的极端环境下是否存在雪冰微生物?侯教授表示,在南极雪冰中存在的主要是菌类微生物,且处于休眠状态,但仍具有生物活性,经过培养可以成活。通过研究极端寒冷环境下冰芯中细菌的种类和群落结构的多样性,对其生存机理和特殊功能基因等的研究,还具有一定的应用和开发潜力,比如,对人类如何在极端严寒环境下的生存和抗冻的启发。
希望在冰穹础底部钻取“最古”冰芯
冰穹A地区海拔4093米,是南极内陆冰盖的最高点,被称为“不可接近之极”。据侯教授介绍,南极考察队员在南极冰盖上钻取冰芯样品是非常不容易的。
首先,钻取冰芯地点处于气候极度严酷的条件下。从南极中山站到冰穹础地区的沿途可能会遭遇暴风、地吹雪、白化天气,并且需要穿越被称为“地狱之门”的冰裂隙密集区等危险地带,还要克服雪地车和雪橇故障等,一路可谓困难重重。面对这些困难和挑战,内陆考察队员们毫无畏惧,他们只有一个目标——冰穹础。内陆昆仑站考察队于2009年12月18日离开中山站,2010年1月5日夜抵达昆仑站。在昆仑站停留的叁周时间里,考察队建成了深冰芯钻探场地,为今后在冰穹础开展深冰芯钻探做好前期准备,同时钻取了一支长132米的冰芯。侯教授表示,钻取冰芯的长度,取决于场地设施,冰芯钻机的功率、电缆长度、野外工作条件和时间以及既定科研目标的需要等。
南极内陆非常寒冷,在冰穹础架设的自动气象站记录的最低温度达到零下80多摄氏度。侯教授解释,因为南极内陆到了1月底气温会急剧下降,本次考察队在昆仑站停留的后期就曾测量到零下43摄氏度的低温,而气温低于零下45度后,使用任何机械设备都存在极大的风险,因此考察队夜以继日工作,提前完成了各项预定任务,在气温低于危险状况前及时撤离了昆仑站。
今后,中国依托建在南极冰盖最高点的昆仑考察站,计划钻取一或多支透底冰芯。侯教授表示,在冰穹础地区探取深冰芯有着非同寻常的意义,目前在南极寻找年代久远的深冰芯是世界各国竞相追逐的目标。现有资料表明,在冰穹础底部,很可能存在着目前南极最古老的冰层,一旦获取,可有望破解地球数百万年来的气候变化的奥秘。据了解,深冰芯的钻取需要建立设施齐全的考察站,花费大量的人力物力,费时几年甚至十几年才能完成。毫不夸张地被称为对人力、物力和意志力的一项考验工程。据了解,下一阶段他将要对从南极采集来的样本进行分析测试,争取早日得出相关研究结果。
