穿越時空，探索封存在南極冰芯中的遠古塵埃

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穿越時空

時間旅行一直是科幻小說的重要主題，不少科幻作品、影視作品中也有關于時間旅行的浪漫想象。穿梭時間的旅行聽起來很炫酷，人類是否能突破時間的限制，穿梭游走于時空之中呢？我們都知道，古時是沒有氣象局和溫度計的，在凝固的時間里，現代的人是如何知道古代地球的氣候情況呢？自從猛犸象在地球上漫游以來，在過去的100萬年里，隨著冰期和溫暖期的交替，我們的環境發生了怎樣的變化呢？
大家知道冰是由雪變化而來的，雪沉積以后，慢慢沉積壓實就形成了冰。在南極地區，由于氣溫低，降雪不融化，而被一層一層地壘積起來，下層的雪受到上層雪壓力的影響，不斷地被壓實、壓緊。年覆一年，從底部至上逐漸形成一層層的冰層。大氣中的塵埃會被強大的風力從大陸上吹來，并與降雪一起一層一層地被壓實沉積在冰中，最原始的大氣樣本，就會保存在冰里面。


 
古氣候可以通過研究化石、樹木的年輪、海底沉積物、歷史資料等來開展地球氣候變化研究。研究人員發現冰川的冰芯樣品含有關于大氣成分、礦物塵埃、海洋氣溶膠和許多其他有機和無機物的信息。與樹木的年輪一樣，分析從極地冰原或山地冰川中鉆取出來的冰芯中塵埃的含量，也能為科學家們提供許多有關氣候變化的信息。

冰中塵埃的分析非常具有挑戰性。去極地鉆取冰芯是很艱巨的，帶回來的冰樣當然是非常寶貴的。作為“空中文物”的塵埃，這些分析物的濃度又非常低。這就需要找到功能強大，靈敏度高的分析技術。

探索冰封的塵埃

Milano-Bicocca大學環境科學系的Giovanni Baccolo博士和他的同事研究分析南極冰芯樣品，重點在于分析包裹在冰中的大氣礦物顆粒，俗稱“塵埃”。為了克服固有的挑戰，研究采用了PerkinElmer NexION® 350 SP-ICP-MS設備，配備Syngistix™ 納米應用軟件模塊。它能讓實時的單顆粒分析和快速的數據采集處理相結合，瞬時數據采集速率可達每秒10萬個數據點。這些數據有利于探索古塵埃樣品的無機元素組成。
 
PerkinElmer的NexION SP- ICP-MS瞬時數據采集速率可達每秒10萬個點！我們想象一下，人類的頭發厚度平均約為8萬納米，這速度真是驚呆我和我的小伙伴了！


 
研究表明，冰芯中含有微量的鋁、鈣、硅和鐵顆粒，含量非常低。Baccolo博士表示，采用NexION® 350 SP-ICP-MS還可以區分冰塵中主要元素的溶解態和顆粒態組分，這些元素對氣候和環境具有重要的影響。此外，NexION SP-ICP-MS能夠在不進行任何事先分離的情況下測定塵埃樣品中的元素，并能提供離子和顆粒濃度、顆粒大小和顆粒分布信息。這些信息對古氣候的推算至關重要，來自冰芯的塵埃顆粒的大小和形態會直接影響全球氣候，特別是大氣的輻射特性。


 
研究人員可以根據由南極冰巖芯獲得的數千年之前的這些信息，反演得到古氣候和古環境資料，一方面可為未來氣候和環境變化提供預測依據，同時，也可為解釋當今氣候環境變化的原因提供有效的科學思路。

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