从冰川冰中收集的沙漠尘埃有助于记录气候变化
俄亥俄州立大学的研究人员正在利用藏在西藏冰川中的尘埃来记录地球复杂气候系统过去的变化——也许有一天有助于预测未来的变化。
他们的发现表明，从同一冰川的不同区域和深度收集的样本中的尘埃成分可能差异很大，这一发现暗示完整的尘埃记录可能提供比科学家意识到的更多的秘密。
强风扬起的灰尘会在大气中引起一系列连锁反应，影响从人类健康和海洋生物化学到大气中二氧化碳平衡的方方面面。这些微粒如何影响周围的大气在很大程度上取决于它们的大小、形状和化学成分。
在最近发表在《地球科学》杂志上的一项新研究中，研究人员通过检查锁定在古代冰层中的尘埃颗粒，或者该研究的合著者和高级研究人员 Emilie Beaudon 的研究，致力于帮助了解灰尘如何影响气候以及受气候影响伯德极地和气候研究中心的助理，称为“低温尘埃”。
“通过观察冰中的尘埃成分，我们可以提取有关积雪和冰形成时地球环境状况的信息，”她说。“我们也许能够了解这是一个相对干燥还是潮湿的时期，或者试图推断灰尘最初来自哪里，从而获得有关过去大气影响的信息。”
但是研究人员需要大量的冰才能收集这些数据。
冰芯、从冰川和冰盖中钻出的冰柱，长期以来一直被用作地球气候系统的综合档案，因为它们保存完好。
随着冰层在季节和岁月中积累，气溶胶在每个新涂层内积累，最终为研究人员提供了关于地球动荡气候历史的非常详细的记录。在这些天然时间胶囊的帮助下，科学家们可以了解当时世界的情况，包括温室气体浓度以及火山、太阳和生物活动等方面。
研究人员在这项研究中使用的冰是从西藏西北部的古利亚冰盖收集的，该地区是北半球最大的大气尘源区之一，仅次于撒哈拉沙漠。Beaudon 说，由于该地区受到西风的影响，它卷起的大部分灰尘被吹向东亚的大城市。
例如，2021 年，中国经历了十年来最大的沙尘暴，风暴迫使整个城市避难，最终引起了科学界对气候变化对此类事件发生频率和强度的影响的担忧。
但科学家们没有足够的数据来帮助确定中亚沙漠沙尘是如何长距离输送的，也无法确定它是如何随时间变化的。Beaudon 说，研究西藏冰芯的尘埃记录是提供中亚尘埃循环长期视角的唯一方法之一。
2015 年，来自和中国的一组研究人员帮助从古利亚冰盖的不同位置钻取了冰芯，然后将这些冰芯运回俄亥俄州立大学的实验室。Beaudon 的团队分析了两个冰芯，通过研究在过滤器上从融化的冰中收集的微粒以及那些被困在典型的冰子样本中的微粒来调查该地区的尘埃记录。Beaudon 注意到包裹的灰尘并不均匀;相反，每个沉积物都是不同颜色、大小和层次的不太可能的排列。
Beaudon 说： “这就是试图确定灰尘来自何处的想法出现的原因，因为已经有很多视觉线索突出了它们的差异。”
Beaudon 的团队还试图辨别冰中存在的大部分颗粒是来自古利亚冰盖附近的塔克拉玛干沙漠，还是从其他遥远的地方带到那里。
“我们想用这些初步样本证明的是，它们的地球化学和矿物学存在实际差异，”她说。“我们发现，来自同一个沙漠的尘埃并不完全相同，即使在同一个冰川中，你也不总是拥有相同的材料。”
总的来说，该研究指出，特别古老的古利亚冰川尘埃档案是进行更深层次探索的主要候选对象，这表明在使用额外的冰芯样本来开发更高分辨率的尘埃记录时，Beaudon 的工作开辟了许多研究途径，包括研究微生物种群存在于冰内，以低温尘埃携带的营养为食。
最终，Beaudon 设想她的工作有助于调查地球以外行星的冰川记录。“我的目标是获得大量关于冷冻尘埃的专业知识，”她说。“如果曾经钻过冰芯或从火星或任何其他星球上采集过样本，我希望对它们进行研究。”
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