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深海珊瑚研究 中英科學家聯手揭萬年前南極冰蓋退縮之謎

中英科學家研究深海珊瑚,揭示1萬年前南極冰蓋退縮之謎。(取材自央視新聞)
中英科學家研究深海珊瑚,揭示1萬年前南極冰蓋退縮之謎。(取材自央視新聞)

中國與英國科學家研究南冰洋(又稱「南大洋」)的深海珊瑚發現,過去1.54萬年到1.4萬年之間,部分樣品的鈾同位素組成明顯升高,是由南極冰蓋冰下融水釋放導致。該研究結果揭示1萬年前南極冰蓋退縮之謎,對預測全球變暖背景下南極冰蓋底部的水文過程和冰蓋穩定性具有重要的指示意義。相關研究成果近日在國際學術期刊「自然通訊」發表。

據央視新聞報導,相關地質紀錄表明南極冰蓋在末次冰消期(約1.8至1.1萬年前)曾存在幾次快速的退縮過程,可能與冰下融水排放導致的冰蓋失穩有關。然而,由於缺乏直接的地質證據,冰下融水排放與南極冰蓋快速退縮之間的聯繫尚不清楚。

近日,中國科學院南京地質古生物研究所科研團隊,與英國布里斯托爾大學、英國聖安德魯斯大學和南京大學合作,利用南冰洋德雷克海峽的深海珊瑚樣品,獲得了末次冰消期以來高分辨率南大洋中層海水鈾同位素演化紀錄,進而揭示了冰下融水的釋放和冰蓋退縮、海平面上升之間的直接聯繫,為預測未來南極冰蓋可能的變化提供重要參考。

深海珊瑚。(取材自央視新聞)
深海珊瑚。(取材自央視新聞)

報導指出,大陸冰蓋底部的水文過程對冰蓋的穩定性存在顯著影響,因而受到廣泛的關注。隨著壓力的增加和溫度的升高,冰蓋深部的固態冰會逐漸轉化為液態融水,在冰蓋底部形成許多大小不一的冰下湖泊。當大陸冰蓋不穩定時,冰下湖泊儲存的冰川融水可能在數月到數年時間內排幹,冰川融水的排放過程也會反過來影響冰蓋的穩定性,導致冰架崩塌速度的加快。 

前人研究發現,冰蓋底部巖石顆粒表面釋放的234U會在冰下融水中不斷累積,導致冰下融水通常具有較高的鈾同位素值(234U/238U),冰蓋附近的海水鈾同位素組成是記錄冰下融水釋放的潛在指標。科研人員發現深海珊瑚被證明是記錄海水鈾同位素組成的可靠載體,從而可以通過鈾-釷定年方法獲得絕對年齡和初始鈾同位素組成。

深海珊瑚。(取材自央視新聞)
深海珊瑚。(取材自央視新聞)

這項研究通過分析德雷克海峽的深海珊瑚樣品,獲得末次冰消期以來高分辨率南大洋海水鈾同位素演化紀錄。數據顯示過去1.54萬年到1.4萬年之間,部分深海珊瑚樣品的鈾同位素組成存在明顯的升高。通過對比不同區域的深海珊瑚鈾同位素紀錄,研究人員排除其他洋盆的海水和南美洲地表水輸入的影響,指出南極冰蓋冰下融水釋放是導致該時期南大洋海水鈾同位素上升的主要原因。

該時期南冰洋海水鈾同位素的異常與冰閥碎屑通量的極高值、全球海平面快速上升等具有很好的對應關係,指示了冰下融水釋放和冰蓋退縮、海平面上升之間的直接聯繫。該研究結果對預測全球變暖背景下南極冰蓋底部的水文過程和冰蓋穩定性具有重要的指示意義。

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