在某些方面，比解釋南極洲的古老冰層更容易。如今，在介紹了世界上最古老的冰芯發(fā)現(xiàn)兩年多之后，科學家發(fā)表了對這條具有270萬年歷史的冰樣的分析。一個令人驚訝的發(fā)現(xiàn)：150萬年前的氣泡(從地球冰河時期的長度突然翻倍之前開始)的二氧化碳含量低于預期水平(CO2)，這可能是冰河時期變化的線索。

位于大學城的德克薩斯農(nóng)工大學的古氣候?qū)W家張一革說，CO2的含量“非常低”。他補充說，今天發(fā)表在《自然》雜志上的這項研究“非常有趣”，因為它報告了該神秘時期以來首次對大氣氣體進行的直接測量。

大約260萬年前，地球進入了一個稱為“更新世”的時代，該星球以固定的40,000年間隔進入和退出深冰河時期。大約在一百萬年前，在所謂的中更新世過渡時期，這些冰期周期從每40,000年發(fā)生一次到100,000年。(最近的冰河時代結束于11,000年前。)科學家們早就知道，地球軌道上的微小變化(稱為米蘭科維奇周期)使地球進出這些冰河時代。但是，一百萬年前的軌道模式?jīng)]有任何變化會觸發(fā)這種“翻轉(zhuǎn)”。

一些科學家懷疑，在40,000年的世界中，CO2的總體水平較高，但隨著時間的流逝而下降，并冷卻了地球，最終達到每10萬年地球轉(zhuǎn)變?yōu)楦睿L的凍結時間的程度。檢查該理論的一種方法是檢查翻轉(zhuǎn)之前的地球大氣樣本。但是，在發(fā)現(xiàn)新的冰芯之前，可以測量的最古老的溫室氣體是存在于大約80萬年前的冰中的氣泡中。

為了進一步追溯時間，一組科學家針對了艾倫希爾斯南極洲表面附近的所謂“藍冰”。在這里，古老的冰流從深處挖掘出最古老的冰。古老的冰層從下方被推動，而風將雪和較年輕的冰帶走。奧羅諾州緬因大學的冰川學家保羅·梅耶夫斯基(Paul Mayewski)懷疑這種冰可能是古老的，普林斯頓大學的地球化學家邁克爾·本德(Michael Bender)開發(fā)了一種方法，可以直接從冰塊中所含的痕量氬和鉀氣體中提取出冰塊。2015年，由普林斯頓地球化學家約翰·希金斯(John Higgins)領導的團隊挖掘了創(chuàng)紀錄的核心。

主持這項新研究的普林斯頓大學地球化學家于振珍說，起初，最古老的冰似乎含有驚人的CO2含量，是我們今天看到的百萬分之407的幾倍。但是，進一步的分析表明，氣泡已被冰下滲入的CO2污染，很可能是微生物釋放出來的。哥倫比亞大學的地球化學家BärbelHönisch說，這意味著該團隊不得不從許多最古老的樣本中提取數(shù)據(jù)，這反映了他們的盡責程度。“作者必須做很多工作才能說服自己真正看到的東西。”

當團隊研究150萬年前的CO2水平時，他們發(fā)現(xiàn)它們的平均水平與翻轉(zhuǎn)后的世界非常相似，根據(jù)世界是否處于冰河時代而在204至289 ppm之間波動。Yan表示：“這令人驚訝。” Yan給出了廣泛的證據(jù)，表明在冰河世紀變得更深之前，更新世早期的世界變暖了。“有根據(jù)的猜測是，您將擁有更高的CO2來實現(xiàn)這一目標。但這不是我們看到的。”

俄勒岡州立大學科瓦利斯分校的冰川學家彼得•克拉克(Peter Clark)表示，這意味著可能是由CO2以外的其他物質(zhì)推動了冷卻。一個這樣的驅(qū)動因素可能是北半球的積冰。這種冰會將陽光反射回太空，從而冷卻大氣。長期以來，克拉克提出了一個假設，即反復的冰川逐漸侵蝕掉土壤和其他松散的砂礫，以防止冰“粘”在基巖上。一旦砂礫消失，錨定的冰蓋可能會變厚并生長到一個臨界點，使地球進入100,000年的循環(huán)。

冰中CO2含量的其他細微之處表明了其他可能的機制。例如，當?shù)厍蜻^渡到100,000年的冰河時代時，與以前的類似事件相比，冰川時期的CO2水平平均下降了24 ppm。霍尼施說，這表明世界對二氧化碳2相當敏感，并且可能由于“小電流”的破壞而“翻轉(zhuǎn)”，這些破壞導致了海洋中的碳儲存，可能是由于冰蓋的生長或其他原因造成的。

鑒于其局限性，包括狹窄鉆頭收集的少量材料，艾倫希爾斯巖心不太可能就冰河時期的過渡展開辯論。但是，其數(shù)據(jù)正在幫助校準其他間接的古代CO2測量方法，例如使用單細胞有孔蟲化石中的同位素遷移。隨著這些方法的改進，它們的估計與新發(fā)現(xiàn)一致。霍尼施說：“這很好地證明了代理確實有效。”