古老的罂粟籽和柳木为格陵兰冰盖最后一次融化提供了线索,并让我们一睹更加温暖的未来

TheConversation

https://theconversation.com/ancient-poppy-seeds-and-willow-wood-offer-clues-to-the-greenland-ice-sheets-last-meltdown-and-a-glimpse-into-a-warmer-future-233183

当我们第一次将显微镜聚焦在土壤样本上时,一些有机物质映入眼帘:一颗小小的罂粟种子、昆虫的复眼、折断的柳枝和穗苔孢子。土壤真菌产生的深色球体占据了我们的视野。

这些无疑是 北极苔原生态系统的遗迹 ——并证明格陵兰岛整个冰盖消失的时间比人们意识到的要晚。

这些关于过去生命的微小线索来自一个最不可能的地方——格陵兰冰盖顶峰以下2英里厚的冰层下埋藏的一把土壤。对未来冰盖融化的预测是明确的:当山顶的冰消失后, 至少 90% 格陵兰岛的冰层将会融化。

Four maps of Greenland show ice loss at various stages, calculated by model
冰盖模型的结果显示了当 Camp Century(白点)、GISP2(红点)和 DYE-3(黑点)冰芯地点的冰消失后,格陵兰岛的冰盖有多少幸存下来。 修改自 Schaefer 等人,2016 年,《自然》

1993年,山顶钻探人员完成了格陵兰冰盖项目2号冰芯(GISP2),绰号为“格陵兰冰盖项目2号冰芯”。 两英里时间机器. 。我们发现的种子、树枝和孢子来自核心底部几英寸厚的土壤——这些土壤已经干燥地藏在一个没有窗户的房间里,三十年来未曾接触过。 科罗拉多州储存设施.

我们的新分析建立在过去十年中其他人的工作基础上 削弱了信念 格陵兰岛的冰盖至少自 260 万年前更新世冰河时代开始以来就一直存在。2016 年,科学家测量了 GISP2 土壤样本上方和下方岩石中的稀有同位素,使用模型表明冰至少消失过一次 在过去的110万年里.

现在,通过发现保存完好的苔原遗迹,我们已经确认格陵兰岛的冰盖确实曾经融化并暴露了山顶以下的土地足够长的时间 使土壤形成 并让苔原在那里生长。这告诉我们冰盖很脆弱,可能会再次融化。

Drill dome on Greenland ice sheet
格陵兰冰盖顶峰的 GISP2 钻冰营地今天的平均气温为-7 华氏度(-22 摄氏度)。 克里斯汀·梅西, 抄送
A rocky landscape with ice nearby.
冰冻的植物遗骸表明,格陵兰岛中心可能曾经看起来像在格陵兰岛西北部拍摄的这片干燥的岩石苔原。 保罗·比尔曼/佛蒙特大学, CC BY-ND

北极罂粟和穗状苔藓的风景

对于肉眼来说,过去生命的微小碎片并不引人注目——黑色的斑点,漂浮在闪亮的淤泥和沙粒之间。但是,在显微镜下,他们讲述的故事令人震惊。种子、大孢子和昆虫部分共同描绘了过去数百万年中存在的寒冷、干燥和岩石环境的图景。

地上的岩石间生长着北极罂粟花。在这种小而顽强的草本植物的每根茎上,有一朵杯状的花朵跟随太阳穿过天空,以充分利用每天的光线。

A photo of a yellow poppy next to a photo of a seed
我们在从 2 英里厚的冰层下取出的冻土中发现的种子(右)来自北极罂粟(左)。 Arterra/Universal Images Group via Getty Images(左)、Halley Mastro/佛蒙特大学(右)

夏季,小昆虫在小型岩石苔藓上嗡嗡作响,在砾石表面爬行并携带孢子。

A photo of spike moss and a photo shot under a microscope showing spheres that are spores.
GISP2 土壤样本中的现代岩穗苔(左)和岩穗苔大孢子(棕褐色球体,右)。 J.F.克洛维斯/史密森尼学会提供(左)、哈雷·马斯特罗/佛蒙特大学(右)

在岩石土壤中,有一种叫做菌核的黑色球体,是由真菌产生的,它们与土壤中的植物根部合作,帮助两者获得所需的营养。附近,柳树灌木适应了严酷苔原的生活,它们体型较小,茎上覆盖着绒毛。

A photo of Arctic willow shrubs, which look nothing like willow trees, and a photo of a tiny wood piece under a microscope.
高倍电子显微镜下显示的三块木头碎片(右)是北极柳树——不是来自大树,而是脚踝高的灌木的残骸(左),这是今天格陵兰苔原的特征。 彼得·普罗科什;(左),巴里·洛克/新罕布什尔大学(右)

这些生物都在那一把土壤中留下了线索——证据告诉我们格陵兰岛的冰曾经被耐寒的苔原生态系统所取代。

格陵兰岛的冰层很脆弱

我们的发现,发表于八月。2024 年 5 月,在 美国国家科学院院刊, ,证明格陵兰岛的冰在大气二氧化碳浓度低于今天的情况下很容易融化。对这种脆弱性的担忧促使科学家们研究冰盖 自20世纪50年代以来.

20 世纪 60 年代,一组工程师在该处提取了世界上第一个深冰芯 世纪营, , A 核动力陆军基地 建在距格陵兰岛西北海岸 100 多英里的冰盖中。他们研究了冰,但对岩心底部带出的岩石和土壤块几乎没有什么用处。这些被存储起来然后丢失,直到 2019 年,当时它们被 在实验室冰箱中重新发现. 。我们的团队是被邀请来分析它们的科学家之一。

A man in a fur-lined coat removes a long ice core about as wide as his hand
乔治·林克莱特(George Linkletter),为美国工作陆军工程兵团寒冷地区研究与工程实验室正在世纪营科学壕中检查一块冰芯。该基地于1966年关闭。 我们。军队照片

在世纪营地的土壤中,我们还发现了曾经被破坏的植物和昆虫遗骸。 冻结在冰层之下. 。使用稀有同位素和 发光技术, ,我们能够将它们约会到某个时期 大约40万年前, ,当时气温与今天相似。

Two microscope images show tiny plant parts. One a moss stem and the other a sedge seed.
左边是保存完好的 40 万年前的苔藓残骸,右边是莎草种子——它们是在世纪营格陵兰冰盖下的土壤核心中发现的——有助于讲述冰层融化时那里生活着的生物的故事。失去了。 哈雷·马斯特罗/佛蒙特大学

另一个冰芯,来自格陵兰岛南部的 DYE-3, 含有DNA 表明在过去数百万年的某个时刻,云杉森林覆盖了该岛的这一部分。

生物学证据为格陵兰岛冰盖的脆弱性提供了令人信服的证据。三个冰芯的发现加在一起只能意味着一件事:除了东部的一些山区之外,整个岛屿的冰在过去的几百万年里肯定已经融化了。

失去冰盖

当格陵兰岛的冰消失时,世界地理就会发生变化——这对人类来说是一个问题。

随着冰盖融化,海平面最终将上升超过 23 英尺,并且 沿海城市将被洪水淹没. 。迈阿密的大部分地区将被淹没在水下,波士顿、纽约、孟买和雅加达的大部分地区也将被淹没。

A 3D map of Boston showing sea level if most of Greenland melted. It covers most of the city and surrounding areas.
这就是波士顿海平面上升 16 英尺(5 米)的情况。 2030 年建筑

今天,海平面正在上升 每十年增加一英寸以上, ,而且在某些地方,速度要快几倍。到 2100 年,当今天的孩子成为祖父母时,全球海平面可能会高出几英尺。

利用过去来了解未来

冰的迅速消失正在改变北极。有关过去生态系统的数据,例如我们从格陵兰岛冰下收集的数据,可以帮助科学家了解北极的生态系统将如何随着气候变暖而发生变化。

当气温升高时,亮白的雪会融化,冰会收缩,露出黑色的岩石和土壤,吸收太阳的热量。北极是 变得更环保 年复一年, 底层永久冻土融化 并释放更多的碳,使地球进一步变暖。

作者分享了他们的研究和冰芯钻探的图像。昆西·梅西-比尔曼/佛蒙特大学。

人为造成的气候变化正在加速北极和格陵兰岛的变暖,其温度将超出数百万年来的水平。 拯救格陵兰岛的冰层, ,研究表明世界需要停止其能源系统的温室气体排放, 减少二氧化碳含量 在大气中。

了解引发冰盖最后一次消失的环境条件,以及格陵兰岛的生命如何应对,对于衡量冰盖和世界各地沿海社区未来面临的风险至关重要。

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