第01个故事 冰芯中的古气候

一场虚构的聚会

吃出了一个历史性发现

——哥本哈根真是一个盛产童话的地方啊。

问题来了！“如果冰能够将空气封存起来，

我们是否能够从格陵兰冰川中找到过去地球大气的信息？”

一场虚构的海边聚会

哥本哈根，安徒生的故乡，一个带有童话色彩的城市。20世纪50年代初一个初夏的夜晚，哥本哈根大学几位从事地理和古气候研究的科学家在一天紧张工作之余，结伴来到海边的小酒馆。当大家举起加冰块的威士忌酒准备为实验的成功欢庆时，伴随着冰块在酒中融化而出现的气泡，引起了一位科学家的注意。他向同伴们提出了一个大胆设想：

“如果冰能够将空气封存起来，我们是否能够从格陵兰冰川中找到过去地球大气的信息？”

这个对气候变化科学研究有着重大影响的设想之提出，时间、地点和人物等要素都是真实的，但凑在一起，却是一个虚构的传说。

自传中的回忆

传说中的主人公，古气候冰芯研究之父，丹麦地球物理学和古气候学家威利·邓思伽德博士在其自传中是这样回忆的：

1952年6月21日，星期六，天气凉爽，阵雨预示着一个潮湿的周末。我琢磨着：“雨水中氧的不同同位素的组成是怎样的？这种组成是否会随不同的阵雨而改变？”我现在拥有一个能测量这种组成的设备，做个试验也不会有什么损失。我在一个空啤酒瓶上放上一个漏斗，然后把这个“复杂”的设备放在后院的草坪上，静等着雨水的降临。

经过处理后的冰芯，标号后等待科学家切片分析

接下来所发生的如果不是奇迹，也可说是千载难逢。邓思伽德遇到的是一场几十年不遇的豪雨，整整持续了两天！他在用完家中能找到的所有啤酒瓶（也可能还有威士忌酒瓶）之后，不得不把厨房里所有能够接雨水的盆盆罐罐都用上了。

周一，当他带着这些厨房用的各种器皿和酒瓶来到实验室时，所有同事都大吃一惊，以为他要在实验室开生日聚会（酒瓶、聚会—也许就是海边聚会传说的来源）！

历史性发现

科学家发现，自然界中的氧以三种同位素形式存在（同位素是指具有相同原子数和同种化学性质，但原子核中有不同中子的化学元素），其中氧-16占99%以上，氧-18则仅占0.2%。利用被称为质谱仪的测量仪器，科学家可以通过对不同氧分子进行称重来确定他们所含的中子数。

邓思伽德利用质谱仪，就是想看看来自不同降雨云团的雨水中的氧分子化学组成是如何变化的。

对周末采集的雨水分析后他得出结论，当云团上升并冷却，较重的氧分子（如氧-18）对温度下降反应也较快，比那些较轻的氧分子（如氧-16）更快凝结，形成降水落到地面。因此，如果雨水样品中较重的氧分子占优势，就意味着大气温度较冷。

“雨水中氧的化学组成与温度有关”这一历史性发现，从根本上改变了气候变化研究的进程。

在随后10多年，他又分析了采集于全球的雨水样品，进一步验证了氧同位素与温度之间的绝妙关系。

“冷战”时期科研禁区

对格陵兰岛的情有独钟，使邓思伽德又把眼光投向了“冷战”时期科学研究的禁区。第二次世界大战后，美国为了应对可能发生的北极核战争，在格陵兰冰盖上钻取了大量冰芯样品。邓思伽德提出建议：以他对雨水中氧同位素进行分析建立起来的方法和理论，来分析这些冰芯样品，重建地球气候历史。

他的建议获得了美国科学家的同意。但初期的合作研究并没有得到国际科学界的重视。

一直到20世纪70年代末，对新钻取的冰芯的研究揭示出：地球气候在最后一个冰河期并不是稳定不变的—在过去的8万年中，温度突然在几十年内大幅度上升的事件就达25次之多。

这个发现从根本上改变了国际科学界对地球气候变化历史的认识，确立了古气候学研究在全球气候变化研究中的地位。

冰芯中的信息太多了

随着全球气候变化研究的深入，利用冰芯研究地球气候变化的历史已经成为科学上的经典之作！现在，从地球两极和全球其他地区（包括我国青藏高原）冰川钻取的冰芯，已经不仅仅被用于揭示地球气温的变化—

对冰芯中包含的气泡（还记得威士忌酒中融化的冰块和气泡吧）的空气含量分析，揭示了历史上冰面的海拔高度；气泡中二氧化碳和甲烷浓度则反映出历史上大气温室效应的强度；对冰中所含灰尘和钙离子浓度的分析，还可以揭示历史上风暴的强度和火山爆发情况。

对冰芯的钻取还在进行中。在全球科学家的共同努力下，对冰芯的分析，将有望揭示出过去100万年的气候变化。

知道分子

在过去8万年中，地球上的温度突然在几十年内大幅度上升的事件多达25次。