這一論文主要作者、該大學(xué)博士后研究員克里斯托說，這項新的氪同位素鑒定技術(shù)可以將超過一百萬年的冰定位并標(biāo)注日期。最古老的冰發(fā)現(xiàn)于大約80萬年的鉆孔巖芯中。通過這項技術(shù)可以在其他地區(qū)查找老冰，以期將極地冰的年代追溯到150萬年之前。這是非常令人興奮的，因為很多地球氣候的有趣事情是發(fā)生在80萬年之前，而目前我們還不能在冰芯記錄中研究到。

放射性氪同位素是具有十分理想的地球物理化學(xué)特性，適于對溶解了大氣的水或冰樣品進(jìn)行絕對年代測定，其很像測量放射性同位素衰變的、具有恒定衰變率的碳-14年代測定(法)。而不同的是，氪是不相互化學(xué)作用的惰性氣體，具有更為穩(wěn)定的半衰期，達(dá)23萬年。

氪由宇宙射線轟擊地球而產(chǎn)生，然后存儲在南極冰內(nèi)夾帶的氣泡之中。它有一個放射性同位素(氪-81)的衰減很慢，和一個不衰減的穩(wěn)定同位素(氪-83)。通過比較同位素從穩(wěn)定至放射性的比例，即可以得出冰的年齡。

雖然科學(xué)家一直對放射性氪同位素技術(shù)感興趣四十多載，但氪-81原子數(shù)量非常有限，以至于難以計數(shù)。直到2011年該檢測技術(shù)有了突破，在研究中使氪-81原子鑒定技術(shù)具有可行性。新原子計數(shù)器命名為原子陷阱追蹤分析(ATTA)，是由在芝加哥附近的阿貢國家實驗室的核物理學(xué)家盧正天(音譯)帶領(lǐng)的團(tuán)隊開發(fā)的。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，這項工作由美國國家科學(xué)基金會和美國能源部門資助。在南極洲泰勒冰川的實驗中，研究人員把冰分成幾個300公斤的大塊放入容器，將其融化后釋放的空氣氣泡儲存在瓶子中。在瑞士伯爾尼大學(xué)將氪與空氣隔絕，然后送到阿貢實驗室對氪81計數(shù)。研究人員從同位素比值確定泰勒冰川樣品具有12萬年的歷史，并且通過比較同一時期冰芯中測量大氣里甲烷和氧氣驗證。

研究人員說，該原子陷阱相當(dāng)敏感，可以捕獲并計算單個原子。唯一的問題是，在空氣中沒有很多的氪，因此在冰中也沒有太多，這就是為什么我們需要這么大的樣品量融化了。

現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是要找到一些在南極最古老的冰，可能這不會像聽起來那么容易。該論文的共同作者、俄勒岡州立大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家愛德華·布魯克說，“大多數(shù)人認(rèn)為那只是把冰核鉆得更深的問題，但不是那么簡單。很古老的冰可能在尚未確定冰蓋的底部，以孤立的小補(bǔ)丁存在，但在許多地方這些冰可能已經(jīng)融化入海洋。當(dāng)然，也有一些特殊的地區(qū)，老冰暴露在一塊冰區(qū)的邊緣”。

研究人員說，重建地球氣候溯回150萬年是很重要的，因為在冰河時代頻率的變化發(fā)生在所謂中更新世的過渡。在過去的80萬年，地球被認(rèn)為是以每10萬年左右的時間進(jìn)入冰河時代，但有證據(jù)表明，這種轉(zhuǎn)變在那個時候之前的發(fā)生頻率是每4萬年。

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