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时间：2021/07/13
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70.8海洋媒体实验室
近日，“雪龙”号、“雪龙2”号双双凯旋，科研人员们历经三万海里，斩冰破浪，圆满完成中国第36那根长得像次南极考察任务。如果要总结本次南极科考的亮点成绩，“金箍棒”一样的中国南极科考史上最长的沉积物柱，无疑是最吸引眼球的。
中国第36次南极科学考察首次使用22米长巨型活塞取样器
图片来源：央视新闻
在大家的固有印象里，南极亘古以来应该都是一个冰封的世界，但最近《自然》杂志刊登的一篇研究论文却颠覆了很多人的认知。该文章指出南极在9000万年前曾是一片温暖的雨林。当时南极的年平均温度达13°，海平面比今天高出170米，二氧化碳浓度至少是如今的2.8倍。这些结果是如何获得的，又与我们今天要讲的这根“金箍棒”有什么关系呢？
白垩纪中期，南极雨林复原图
图片来源：Johann P. Klages, et al./ Nature
No.1
“金箍棒”从哪儿来？
这就要从海洋沉积物说起了。海底的沉积物其实主要来自于上层海洋掉落的生物尸骨、便便很大部分会被微生物利用，以及从陆地飘到海洋的尘埃。上层海洋里的这些物质在穿过上千米的海水层时，或者自行化学分解。事实上，仅有极少颗粒物能经历重重“考验”并一层层叠加、覆盖，形成海底沉积物。一般最表层的沉积物，最终到达海底，可以认为是近期形成的，而越深层的沉积物，距离现今的时间越长。
年龄较老的沉积物在下，较年轻的沉积物在上
图片来源：James Hutton, et al./ James Hutton's System of the earth
海底沉积物累积过程十分缓慢，在深海中，有时几千年才能增加一毫米的厚度。虽然过程极慢，但这些沉积物却记录了很多当时气候和环境的信息深海沉积物作为地球的。就这样，“日记本”，，“金箍棒”便来自于南极的海底沉积物。借由这根“金箍棒”，我们不仅可以解密南极古气候变化规律，还可以更好地了解人类活动（比如向大气排放二氧化碳）对极地环境的影响。
No.2
解密“金箍棒”
在我们看来平平无奇甚至有些脏兮兮的“泥巴”，在科学家眼里却蕴含着解开南极历史的密码。科学家们可以通过分析沉积物里面的放射性同位素，古生物化石，生物标志物等来反演不同地质时期的古海洋环境和古气候条件。
首先，我们需要知道不同深度的沉积物的年龄。其中的“天然放射性核素”是最好用的海洋沉积物测年手段之一。人们可以用它们测定不同的沉积层、化学沉积物以及沉积物柱中残存的生物体的年龄，只要半衰期适宜，就是选取合适的尺子去更好地衡量。理论上均可用于测定沉积物柱的年龄。我们需要做的，从而判断沉积物柱不同片段所处的年代。任何放射性核素，
不同放射性核素的适宜定年范围
图片来源：Dickin, et al./ Radiogenic Isotope Geology
都会因为水体的物理、化学条件的差异而不同众多被尘封在沉积物中的生物，它的种类、数量还有组合特征等等，均可以给我们带来不可思议的信息。高纬度地区代表性的硅质沉积物，其次，如花粉、孢子、树根等，即为硅藻的残骸。硅藻在生长的时候， , 所以可以通过沉积物柱中硅藻化石的特征。来推断相应的古海洋环境和古气候条件。一般来说
部分花粉和孢子的显微照片
还有一些特殊的化学物质，比如烯酮。只有很少数的藻种可以合成这种有机化合物，并且它的种类受温度直接控制。通过对沉积物柱中烯酮的测定，便可直接来判断当时藻类生活的温度。进一步推断当时的环境条件。
No.3
为什么“金箍棒”越长越好？
为了采集深海沉积物样品，采集到的沉积物呈柱状，科研人员一般使用专业的沉积物取样器，因此被称作“沉积物柱”。我们前面也提到，深海沉积物数千年累积一毫米厚度，如果那么所需要的沉积物柱就要越长要探索越长远的南极历史，几厘米的柱子，就需要几十米的沉积物柱！可能只能记录几万年的历史，但要重现几千万年前的海洋环境，。比如，
然而想要获取这么长的沉积物柱。对科学考察的设备是一个极大的挑战。总的来说伟德官网帮助中心以前采集南极海洋沉积物的采样器最长为8米，而本次科考首次使用22米长的巨型活塞取样器，并在宇航员海成功采集到一根中国南极科考史上最长的沉积物柱，18.36米！
现场采样人员与沉积物柱采样器合影
图片来源：中国第36次南极科学考察队
人类有限的生命里难以参与的日月巨变，在地质证据面前被层层剥离，地球的历史呈现在大众面前。一根根沉积物柱，无声地诉说着地球环境的变化规律，不仅见证了南极的沧海桑田，也为人类研究适合的生存环境提供了可能。期待由中国科学家们带来的南极历史故事吧！
