在某些方面，比解釋南極洲的古老冰層更容易。如今，在介紹了世界上最古老的冰芯發(fā)現(xiàn)兩年多之后，科學(xué)家發(fā)表了對(duì)這條具有270萬(wàn)年歷史的冰樣的分析。一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)：150萬(wàn)年前的氣泡(從地球冰河時(shí)期的長(zhǎng)度突然翻倍之前開(kāi)始)的二氧化碳含量低于預(yù)期水平(CO2)，這可能是冰河時(shí)期變化的線索。

位于大學(xué)城的德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的古氣候?qū)W家張一革說(shuō)，CO2的含量“非常低”。他補(bǔ)充說(shuō)，今天發(fā)表在《自然》雜志上的這項(xiàng)研究“非常有趣”，因?yàn)樗鼒?bào)告了該神秘時(shí)期以來(lái)首次對(duì)大氣氣體進(jìn)行的直接測(cè)量。

大約260萬(wàn)年前，地球進(jìn)入了一個(gè)稱為“更新世”的時(shí)代，該星球以固定的40,000年間隔進(jìn)入和退出深冰河時(shí)期。大約在一百萬(wàn)年前，在所謂的中更新世過(guò)渡時(shí)期，這些冰期周期從每40,000年發(fā)生一次到100,000年。(最近的冰河時(shí)代結(jié)束于11,000年前。)科學(xué)家們?cè)缇椭溃厍蜍壍郎系奈⑿∽兓?稱為米蘭科維奇周期)使地球進(jìn)出這些冰河時(shí)代。但是，一百萬(wàn)年前的軌道模式?jīng)]有任何變化會(huì)觸發(fā)這種“翻轉(zhuǎn)”。

一些科學(xué)家懷疑，在40,000年的世界中，CO2的總體水平較高，但隨著時(shí)間的流逝而下降，并冷卻了地球，最終達(dá)到每10萬(wàn)年地球轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，更長(zhǎng)的凍結(jié)時(shí)間的程度。檢查該理論的一種方法是檢查翻轉(zhuǎn)之前的地球大氣樣本。但是，在發(fā)現(xiàn)新的冰芯之前，可以測(cè)量的最古老的溫室氣體是存在于大約80萬(wàn)年前的冰中的氣泡中。

為了進(jìn)一步追溯時(shí)間，一組科學(xué)家針對(duì)了艾倫希爾斯南極洲表面附近的所謂“藍(lán)冰”。在這里，古老的冰流從深處挖掘出最古老的冰。古老的冰層從下方被推動(dòng)，而風(fēng)將雪和較年輕的冰帶走。奧羅諾州緬因大學(xué)的冰川學(xué)家保羅·梅耶夫斯基(Paul Mayewski)懷疑這種冰可能是古老的，普林斯頓大學(xué)的地球化學(xué)家邁克爾·本德(Michael Bender)開(kāi)發(fā)了一種方法，可以直接從冰塊中所含的痕量氬和鉀氣體中提取出冰塊。2015年，由普林斯頓地球化學(xué)家約翰·希金斯(John Higgins)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)挖掘了創(chuàng)紀(jì)錄的核心。

主持這項(xiàng)新研究的普林斯頓大學(xué)地球化學(xué)家于振珍說(shuō)，起初，最古老的冰似乎含有驚人的CO2含量，是我們今天看到的百萬(wàn)分之407的幾倍。但是，進(jìn)一步的分析表明，氣泡已被冰下滲入的CO2污染，很可能是微生物釋放出來(lái)的。哥倫比亞大學(xué)的地球化學(xué)家BärbelHönisch說(shuō)，這意味著該團(tuán)隊(duì)不得不從許多最古老的樣本中提取數(shù)據(jù)，這反映了他們的盡責(zé)程度。“作者必須做很多工作才能說(shuō)服自己真正看到的東西。”

當(dāng)團(tuán)隊(duì)研究150萬(wàn)年前的CO2水平時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)它們的平均水平與翻轉(zhuǎn)后的世界非常相似，根據(jù)世界是否處于冰河時(shí)代而在204至289 ppm之間波動(dòng)。Yan表示：“這令人驚訝。” Yan給出了廣泛的證據(jù)，表明在冰河世紀(jì)變得更深之前，更新世早期的世界變暖了。“有根據(jù)的猜測(cè)是，您將擁有更高的CO2來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但這不是我們看到的。”

俄勒岡州立大學(xué)科瓦利斯分校的冰川學(xué)家彼得•克拉克(Peter Clark)表示，這意味著可能是由CO2以外的其他物質(zhì)推動(dòng)了冷卻。一個(gè)這樣的驅(qū)動(dòng)因素可能是北半球的積冰。這種冰會(huì)將陽(yáng)光反射回太空，從而冷卻大氣。長(zhǎng)期以來(lái)，克拉克提出了一個(gè)假設(shè)，即反復(fù)的冰川逐漸侵蝕掉土壤和其他松散的砂礫，以防止冰“粘”在基巖上。一旦砂礫消失，錨定的冰蓋可能會(huì)變厚并生長(zhǎng)到一個(gè)臨界點(diǎn)，使地球進(jìn)入100,000年的循環(huán)。

冰中CO2含量的其他細(xì)微之處表明了其他可能的機(jī)制。例如，當(dāng)?shù)厍蜻^(guò)渡到100,000年的冰河時(shí)代時(shí)，與以前的類似事件相比，冰川時(shí)期的CO2水平平均下降了24 ppm?；裟崾┱f(shuō)，這表明世界對(duì)二氧化碳2相當(dāng)敏感，并且可能由于“小電流”的破壞而“翻轉(zhuǎn)”，這些破壞導(dǎo)致了海洋中的碳儲(chǔ)存，可能是由于冰蓋的生長(zhǎng)或其他原因造成的。

鑒于其局限性，包括狹窄鉆頭收集的少量材料，艾倫希爾斯巖心不太可能就冰河時(shí)期的過(guò)渡展開(kāi)辯論。但是，其數(shù)據(jù)正在幫助校準(zhǔn)其他間接的古代CO2測(cè)量方法，例如使用單細(xì)胞有孔蟲(chóng)化石中的同位素遷移。隨著這些方法的改進(jìn)，它們的估計(jì)與新發(fā)現(xiàn)一致?；裟崾┱f(shuō)：“這很好地證明了代理確實(shí)有效。”