东方研制冰层快捷钻探装备:寻觅天下最陈旧冰层

冰芯样品能够让科学家们对从前的降水和温度等天气数据执行剖析冰芯样品能够让科学家们对从前的降水和温度等天气数据执行剖析
南极洲的冰原下可能隐藏着距今150万年前的陈旧冰层,假如能够找到这些最陈旧的水冰样品,将能够辅助科学家们理解地球从前的天气变更进程。图为这类最陈旧冰层可能存在的位置  南极洲的冰原下可能隐藏着距今150万年前的陈旧冰层,假如能够找到这些最陈旧的水冰样品,将能够辅助科学家们理解地球从前的天气变更进程。图为这类最陈旧冰层可能存在的位置

  新浪讯 北京时光11月6日消息,据英国《自然》杂志报道,在冰层上发展钻探是一项乏味的任务。它需要花费数年的时光在田野发展任务,以便获取长长的冰芯样品,这些样品中保留着数十万年来地球天气变更的连续信息。

  而现在,科学家们有了一种获得地球漫长历史信息的更快方式。因为急着想要获得距今150万年前的水冰样品,天气科学家们近期开辟出一种新一代的快捷冰层钻探方式。要知道,150万年的样品年龄几乎要比现有任何水冰样品都要老上一倍。从本月开始,这套新技巧中的许多部件都将在南极冰原上接受它们的首次田野测试考验。

  这项快捷钻探新技巧能够在短短几周内——而不是传统方式的几年内穿透数公里厚的南极冰原。随后,科学家们将从最深处的冰层中获取样品,那些冰层里的气泡中所包含的气体就是一个个小小的时光胶囊,记录着早已逝去的陈旧年代里全球天气变更的信息。

  作为人类计划的最为巨大也最具雄心的机器装备之一,这款由美国计划制造的名为“快捷冰钻”(RAID)的大型装备将从它的制造地美国犹他州盐湖城运往南极洲的麦克默多考核站。而与此同时,英国南极调查局(BAS)则将在今年12月份对一款范围小得多的钻探装备发展测试,这款装备英文缩写同样是RAID,但具体名称差别,英国的这款名为“快捷同位素钻探装备”。法国和瑞士的相关机构也正在开辟相似的快捷钻探装备。

  不过一切都是有代价的,这样的快捷钻探装备为了确保更高的钻探速度,牺牲掉了许多细节计划,在钻探进程中它会打碎或熔化冰芯,因此要想经由这种方式获得完美的冰芯是不可能的。但这样的快捷钻探取样方式能够作为一种快捷调查手段,用于获取初步信息,留待以后科学家们再回到这里时发展常规进度的完整钻探取样。比如美国的这款超越1050万美元的快捷钻探装备,其计划能够在大概一周时光内穿透超越3公里厚的冰层。这样的速度能够使其在一个考核季内在南极大陆各处执行多次钻探,而不是像以前那样,花费好几个考核季的时光也只能完成一次钻探。

  但即便如此,要想找到地球上最陈旧的冰仍然不是件容易的事。美国加州斯克里普斯海洋研究所的古天气学家杰弗里·塞弗林豪斯(Jeffrey Severinghaus)表现:“咱们在寻找的是那种极为罕见的有利情况,在那样的情况下才能保留下来非常陈旧的水冰。”在理想的情况下,科学家们将会发现一系列厚厚的冰层,这些冰层未曾受到流动冰川的扰动,也未由于来自下方岩层的热量而过度升温。而可能存在这类条件的区域就包括南极冰原上的几处冰穹,如中国南极昆仑站所在得到冰穹A,或是冰穹C地区,欧洲科学家们此前在该地区花费超越5年时光执行钻探作业并获取了一份80万年年龄的冰芯样品。

  现在,科学家们想要更进一步,取得距今至少120万年以上年龄的陈旧冰芯。这样一份样品将供给有关地球天气转变的重要信息,当时地球的冰川周期逐渐从10万年周期转向4.1万年周期。

  经由研究懂得究竟是何种因素主导了这种转变,并剖析二氧化碳在此进程中是否发挥了某种作用,再加上对其他一些因素的考虑,比如地球自转倾角的改变等等,将最终辅助科学家们懂得随着全球变暖,地球上的冰层将会发生何种改变。塞弗林豪斯表现:“假如咱们不懂得这一点,那么咱们就无奈真正懂得今天的地球天气。”

  另外,假如做一下对比,美国和英国方面在获取深层南极冰芯样品方面所采取的策略是差别的。美国方面的RAID装备在钻探进程中,当其抵达冰层底部时还将继续钻探,获取下方深达50米的基岩岩芯样品,对这些岩芯样品的剖析将能够懂得它们最后一次暴露在宇宙射线情况中的时光是在多久之前,而这一信息又将反过来让咱们得知南极冰层逐渐开始覆盖南极大陆的时光。RAID装备的全面田野测试预计将在2016~2017年间在南极冰原上执行。

  而英国方面的RAID则是相比之下范围小得多的一个名目,其总耗资不超越50万英镑(约合487万人民币),是在传统冰层钻探装备的基础上改造而来的。其钻探能力仅能穿透大概600米厚的冰层,这样就只能得到年龄大概为3万~4万年的冰芯样品。但差别于美国方面的,英国的装备是不需要钻井液的。使用钻井液将大大增加全部装备的质量,导致迁移地点时将会付出更高的成本。英国方面钻探装备名目的负责人朱利叶斯·里克斯(Julius Rix)表现:“因为不用钻井液,咱们没办法钻到更深了。但咱们有许多感兴趣的地方。”

  第三个相似的名目则是正在法国格勒诺布尔第一大学开辟中的“SUBGLACIOR”装备,该名目的范围与美国方面的名目范围接近,全部名目耗资超越320万欧元(约合2225万元人民币),其计划思想不是在冰层中切割前进,而是用熔化的方式打开前进道路,并在一路上测量熔化的冰水中的同位素数据,用这种方式间接获得冰层年龄数据。根据计划,该装备能够穿透数公里厚的冰层,全面现场测试任务也将在2016年至2017年间在南极冰原上执行。

  而第四个相似的名目名为“RADIX”,其钻探的孔径将远小于其他几个名目,其钻开的孔洞直径将只有2厘米,但它能够在短短几天内穿透3公里厚的冰层。其名目团队负责人,瑞士伯尔尼大学的气象学家雅各布·史万德(Jakob Schwander)表现,RADIX此前已经在格陵兰执行了一系列的初步测试任务。

  目前还没有人知道这些装备在南极冰原上真正发展钻探时将会出现何种情况。在穿透上覆的巨厚冰层后它们将遭遇到什么?或许是冰层下隐藏数百万年的原始湖泊,在那里可能还生存着一些极端情况下的微生物群落。或者它们可能会探测到下方岩石向上释放的热流,从而遭遇到科学家们此前没有预料到的底层冰层消融现象。

  美国明尼苏达大学地质学家约翰·古吉(John Goodge)是美国RAID名目负责人,他表现:“这是一个非常跨学科的名目。这种快捷钻探技巧将为咱们供给此前无奈拥有的各种资源。”(晨风)

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/i/2015-11-06/doc-ifxknius9700944.shtml

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