青藏高原海拔5900米处钻取的109米冰芯，超越一种基于量子详细勘测的新的定年手腕，会碰撞出若何的火花？

　　即日，华夏科学才能大学（以下简称中原科大）感染卢征天、蒋蔚携带的单原子探测团队与云南大学（以下简称云大）搜索员田立德领导的冰川学团队合营，在美国《国家科学院院刊》公布摸索成就。团队在国际上初次对冰芯实行了氩-39同位素定年勘测，为青藏高原羌塘冰川冰芯配置了上千年的切确年初标尺。

　　所谓冰芯，就所以打钻格局从冰川里面博得的芯。普遍而言，冰芯从底部越向上年月越新。

　　“这些冰芯纪录了多种气象环境改换指标，闲居分为三大类：第一类是冰本身，水分子中氢、氧同位素比例可以反应温度更改；第二类是冰芯中的大气名望和含量，如二氧化碳、甲烷等温室气体，它们不妨走漏大气位置更正的经过。”田立德介绍道，第三类是冰芯中含有的种种杂质，譬喻肉眼可见的灰尘，可能计算出当时沙尘暴伶俐较多；尚有实践室仪器检测出的百般化学身分，无妨需要自然活泼和人类灵巧的相干讯休。

　　因而，冰芯堪称保全大气情况的“独特档案”，承担冰芯正确的年初音讯是解码“档案”的第一步。而他们们国青藏高原被誉为宇宙第三极，是中低纬度古天色探寻的宝库。

　　“分别于南极北极，青藏高原积储雪量大，冰芯分袂率更高。其所处纬度人类聚居，活跃轨迹多，冰芯记载的历史与人类糊口境况歇休接洽。”田立德谈，这使青藏高原冰芯研究任务显得尤为垂危，也正缘故这样，青藏高原吸引了来自宇宙各地的科学家，成为国际冰芯搜索的“角逐场”。

　　2014年5月，田立德与同事在海拔5900米的青藏高原“羌塘一号”冰川顶部连绵奋战十多个彻夜（白日温度高，融解的冰屑简单将钻机卡住），顺手钻取了两根长达109米的透底冰芯，并常年保保管-17℃的云大冷库里。

　　这两根冰芯是什么岁首的、蕴涵了哪些音书、怎样解码这份来之不易的“档案”等，是田立德团队面对的课题。而中国科大卢征天团队凑巧拥有开放这份“档案”的“钥匙”。

　　大气中有三种少有的放射性气体同位素，分手是氪-85、氩-39、氪-81。早在1969年，瑞士地球科学家Hans Oeschger和Hugo Loosli就提出了氩-39等是山地冰川的理想定年同位素。

　　然而，检测它们极为窒息。“氩-39同位素丰采极低，可低至十亿亿分之一。并且这些原子混杂在比它多17个数量级的氩原子里。”卢征天说，这种检测难度就譬喻在海滩上找到一粒诡秘的沙子。因而，近半个世纪从此，冰芯中氩-39的定量相识连接是个穷困。

　　这次搜索中，卢征天团队采取了“原子阱痕量了解（ATTA）”的举措。该步骤是卢征天当年在美国阿贡国家练习室任务时觉察的。其意思是操作真切掌管的激光来安排氩-39原子，把它们捕获到由六束激光构成的“原子阱”中。原子在阱中会发出荧光，用聪明的EMCCD相机探测到单个的氩-39原子，并一个一个“数”出来。

　　氩-39的半衰期为268年，它没关系对1800年前到50年前的状况样品定年。

　　卢征天以1公斤的今世冰为例。“它内中大约有1万个氩-39原子。阅历一个半衰期今后，氩-39原子数量就会淘汰一半，造成5000个；再过一个半衰期，就会再舍弃一半，形成2500个。随着光阴的推移，氩-39原子数量会越来越少。所以冰芯里氩-39的丰度没关系通知所有人冰产生的时刻，也就是它的岁数。”

　　那么，标题来了。保留存云大冷库的109米、约700公斤的冰芯，怎么运到华夏科大演习室做找寻？

　　“那时，他们的同事Florian Ritterbusch博士带着像高压锅的装配去云大田立德教练实习室，取出冰芯内里的气体并带回中原科大。”蒋蔚叙，这是冰芯定年的第一步。

　　为什么要叫它“高压锅”呢？“理由它的密封性能好，别的他真的在锅底下燃烧，将冰融解，取出气体。”蒋蔚笑着谈，“他别小看这口‘高压锅’，为了取样，它去过青藏高原、上海、法国巴黎和韩国首尔。”

　　第二步是提纯。蒋蔚说解说：“来源取回的气体里有许许多多的化学位置，必要先把其我气体反响掉，只留下氩气。”

　　结尾把分手出的氩气放到原子阱痕量领略仪器里，勘察氩-39同位素的品貌，算出样品年纪。

　　在这项探求中，中国科大和云大团队诈欺氩-39定年法，末了取得了整根冰芯的年事散布，其底部的年纪达到了1300年。

　　“最新协作成效初度阐明了氩-39在千年冰芯完全定年探寻中的巨大潜力。”田立德路，氩-39定年才力还可用于青藏高原其他们冰芯的定年，经管地球科学家多年无法占据的冰芯十足定年贫寒。

　　在华夏科大激光痕量探测与严谨勘察演习室，原子阱痕量领略仪器的光学平台上摆满了林林总总的光学元件，令人眼花撩乱。

　　蒋蔚介绍：“这些光学元件都有固定地位，并非率性摆放。门生们花了几个月工夫安装调试，使得混合光路发作用来抓捕和探测氩-39原子的特定频率激光。”

　　况且，最新仪器的出力也大大普及。“2010年，大家在美国用自然丰采的氩气做过一个实验，当时5个小时才智看到1个氩-39原子。” 卢征天说，现在在中国科大，用最新的仪器勘探同样丰采的氩气，每小时不妨探测到10个氩-39原子，计数率比其时提升了约50倍。

　　这项搜索中，科研人员还将氩-39定年效用与基于数年层法构建的冰芯年头标尺作了比对，对其举办纠正，管理了冰川滚动模型，终末创立了基于氩-39成果的新冰芯年标。

　　“这篇文章将会引起冰芯科学家、古天色学家以及放射性同位素定年里手的通常趣味。”另一位审稿大师如是叙。

　　卢征天、蒋蔚团队许久往后极力于繁荣氪-81、氩-39等少见气体同位素的超机敏检测手腕，使其确实专揽于前沿地球科学查究。尖端的勘探才能吸引了国内外科学家希望互助，在地下水、冰川和海洋等查究范畴赢得了一系列起色，呈现了新本事对改进性物色的鼓动效力。

　　卢征天表示：“下一步，团队将持续郁勃原子阱痕量通晓仪器，升高各项指标机能，让它成为地球科学鸿沟弗成短缺的用具。另一方面，团队策画在闭肥成立一个面向国际的同位素检测中枢，与来自全球的探寻小组希望团结，希望能助力我们国地球科学家获得广大的原创性功绩，在国际互助中起到主导效劳。”