从冰川冰上收集的沙漠尘埃有助于记录气候变化

来自俄亥俄州立大学的研究人员正在利用被困在西藏冰川中的灰尘来记录地球错综复杂的气候系统过去的变化--也许有一天会帮助预测未来的变化。

他们的发现表明，从同一冰川的不同地区和深度收集的样本中的尘埃成分可以有很大的不同，这一发现暗示，完整的尘埃记录可以提供比科学家意识到的更多的秘密。

被强风搅起的灰尘可以在大气中引起一系列的连锁反应，影响到从人类健康和海洋生物化学到大气中二氧化碳的平衡。这些微粒子如何影响周围的大气，主要取决于它们的大小、形状和化学构成。

在最近发表在《地球科学》杂志上的一项新研究中，研究人员致力于帮助了解尘埃如何影响气候--以及受其影响--通过检查锁定在古冰内的尘埃颗粒，或者说什么? Emilie Beaudon该研究的合著者、地质调查局的高级研究助理，称之为 "低温尘埃"。 伯德极地和气候研究中心该研究的共同作者和高级研究人员称之为 "低温尘埃"。

"她说："通过观察穿过冰层的尘埃成分，我们可以提取关于在雪沉积和冰形成时地球环境状况的信息。"我们也许能够了解到那是一个相对干燥或潮湿的时期，或者试图推断出尘埃最初来自哪里，从而获得关于过去大气影响的信息。"

但研究人员需要大量的冰才能收集到这些数据。

冰芯，从冰川和冰盖上钻出的圆柱形冰块，由于其保存得非常好，长期以来一直被用作地球气候系统的综合档案。随着冰层在季节和岁月中的积累，气溶胶在每个新的涂层中积累，最终为研究人员提供了关于地球动荡的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，科学家可以了解当时的世界是什么样子，包括温室气体浓度等方面，以及火山、太阳和生物活动。

这项研究中使用的冰研究人员从西藏西北部的 古利雅冰盖在西藏西北部，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，它所收集到的大部分灰尘被吹向东亚的大城市。例如，在2021年，中国经历了其 十年来最大的沙尘暴由于风暴迫使整个城市躲避，最终引起了科学界对气候变化对此类事件的频率和强度的影响的关注。

但是科学家们没有足够的数据来帮助确定中亚沙漠尘埃是如何长距离运输的，以及它是如何随时间变化的。Beaudon说，研究来自西藏冰芯的尘埃记录是为中亚尘埃循环提供长期视角的唯一途径之一。

2015年，一个来自和中国的研究团队帮助钻取了古利亚冰盖不同位置的冰芯，然后将这些冰芯运回俄亥俄州的实验室。Beaudon的团队分析了其中的两个冰芯，通过研究从融化的冰的过滤器上收集的微粒子，以及那些被困在典型的冰子样品中的微粒子，调查该地区的尘埃记录。Beaudon注意到，被包裹的灰尘并不均匀;相反，每一个沉积物都是由不同的颜色、大小和层次组成的不可能的阵列。

"这就是试图确定灰尘来自何处的想法的出现，因为已经有这么多的视觉线索突出了它们的差异，"Beaudon说。

Beaudon的团队还试图辨别冰块中的大部分颗粒是否来自于古利亚冰盖附近。 塔克拉玛干沙漠古利雅冰盖附近，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的变异性，"她说。"我们发现，并不是所有的尘埃都来自同一个沙漠，甚至在同一个冰川中，你也不总是有相同的材料。"

总的来说，该研究指出，特别古老的Guliya冰川尘埃档案是进行更深入探索的主要候选者，这表明在使用更多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，包括研究存在于冰内并以冰内携带的营养物质为食的微生物种群。

最终，Beaudon设想她的工作将有助于调查地球以外的行星的冰川记录。"她说："我的目标是获得大量的冷冻尘埃方面的专业知识。"如果有一天从火星或任何其他星球上钻出冰芯或采集样本，我希望能研究它们。"

俄亥俄州的其他合著者是Julia Sheets、Roxana Sierra-Hernández、Ellen Mosley-Thompson和Lonnie G. Thompson。佛罗里达大学的Ellen Martin也进行了合作。这项工作得到了国家科学基金会的支持。