阿爾卑斯山的魏斯湖峰冰川在不到10米厚的冰層中,保存了近2000年的歐洲環境史,其中包括中世紀采礦、火災、干旱和火山噴發的痕跡。隨著融冰加劇,這份自然檔案正面臨被抹去的風險。
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據《趣味科學》援引發表在《地球科學前沿》上的一項研究稱,科學家在魏斯湖峰冰川中發現了一根冰芯,保存了從羅馬帝國時期到近代早期的歐洲大氣痕跡。其意義在于,這份記錄能夠重建工業革命之前的大氣污染、火災、采礦活動和火山活動,而此時這座冰川的厚度正在迅速減少。
魏斯湖峰位于東阿爾卑斯山,地處奧地利和意大利邊界,海拔約3500米。一個國際科研團隊在山頂鉆探冰川,直至基巖層,從中取出一根近10米長的冰芯,概括了近2000年來歐洲大氣成分的變化。
這份檔案是一層層形成的。每次降雪都會封存被風帶來的金屬、塵埃、灰燼和煙霧殘留。隨著時間推移,積雪被不斷掩埋、壓實,從而保存下這片地區環境歷史的時間序列。
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冰芯最上層形成于16世紀至17世紀之間,最深處則保存了公元前349年至公元420年間沉積的冰層,跨越了羅馬共和國末期至羅馬帝國后期。
為確定各段冰層年代,研究人員結合了多種方法,包括氬-39分析和放射性碳測年。這一策略使他們能夠更準確地排列冰層中記錄的化學變化,并將其與歷史、氣候和環境事件對應起來。
這項研究進一步強化了冰川可以充當高分辨率大氣檔案的認識。每一層冰都保存著顆粒物,借此可以追蹤工業化之前歐洲空氣環境的演變。
冰芯中最明顯的線索之一,是某些時期鉛、銅、銀和砷濃度的峰值。這些上升與中世紀歐洲采礦和冶金活動加強的階段相吻合。
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10世紀至14世紀間,阿爾卑斯山區和中歐多個地區大規模開采銀、銅等礦產。冶煉過程釋放出的金屬顆粒會傳播很遠,最終沉降到雪層之上。
魏斯湖峰冰川中的冰層保留了這些信號,尤其是與意大利阿爾卑斯、蒂羅爾以及德國哈爾茨山區采礦活動相關的高濃度砷記錄。因此,這份檔案也間接勾勒出中世紀經濟和技術擴張的痕跡。
研究人員還通過左旋葡聚糖識別出古代火災信號。左旋葡聚糖是在木材燃燒時形成的一種化合物,這一指標在12世紀前后出現了明顯上升。
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團隊將這些數據與附近泥炭地記錄進行對比后發現,同一時期微木炭含量也呈現類似增長。這種一致性表明,當時阿爾卑斯地區經歷了一段遠高于常態的火災活躍期。
研究認為,這一上升與大致持續于10世紀至13世紀的中世紀暖期有關。那一時期曾出現干旱,植被含水量下降,火勢更容易蔓延。
不過,研究人員也指出,氣候本身不足以完全解釋這一信號。阿爾卑斯山谷地區人類活動增加、耕地擴張、牧場開辟以及控制性焚燒,同樣在大氣中留下了痕跡。
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冰層中還保存了大型火山噴發的痕跡。冰芯記錄的不僅是人類活動,也包括發生在遙遠地區的火山事件。科學家在多層冰中檢測到較高濃度的硫酸鹽,以及顯示大型爆炸性噴發所釋放氣溶膠存在的金屬成分。這些顆粒可以在大氣中停留數月,并傳播數百甚至數千公里,最終沉降到雪面上。
冰層中的一些異常,與北半球其他氣候檔案中已確認的火山噴發在時間上相吻合,尤其集中在13世紀。不同記錄之間的對應關系,增強了研究人員的判斷:這些事件曾在大范圍內留下大氣痕跡。
研究人員認為,這一結果顯示出阿爾卑斯冰川作為大氣檔案的價值。在其尺度范圍內,這類記錄可與格陵蘭或南極的冰芯檔案相比較。
2019年至2024年間開展的多次考察顯示,鉆探地點所在區域退化迅速。研究人員表示,自最初測量以來,冰層厚度已大幅減少,且已有數米冰層消失。
這意味著,氣候檔案中的整層記錄可能已經不復存在。《趣味科學》指出,阿爾卑斯冰川對全球變暖尤為敏感,其退縮正使一旦失去便無法恢復的科學信息面臨風險。
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研究還指出,這類記錄有助于區分自然來源污染與人類活動造成的污染。以魏斯湖峰為例,在工業時代之前,人類排放在氣溶膠自然背景中的占比僅為很小一部分。因此,隨著冰川持續退縮,保存并提取冰芯已成為一場與時間賽跑。
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