古代大气中发现氩气

在横跨格陵兰岛和南极洲的巨大冰层上，温度如此之低，以至于即使是夏日的阳光也无法融化沉积在它们上面的雪。由于雪在没有融化的情况下积聚并沉入冰盖的更深处，它会从大气中捕获空气，当雪变成冰时会形成小气泡。几个世纪或几千年来，冰层不断堆积，增加了气泡的压力并降低了气泡的温度，直到被困的大气分子转化为笼状晶体，从而将古老的空气样本保存了数十万年。这些称为空气水合物晶体的晶体可以揭示数十万年来地球大气和气候的变化——如果它们的成分能够被准确测量的话。

以前的测量方法仅限于几种元素，例如氧和氮。现在，一个国际研究小组开发了一种新方法来识别更难以捉摸、以前未经证实的成分，例如氩气，这可以帮助重建对过去气候的更精确的理解。他们在《冰川学杂志》上发表了他们的方法和发现，包括首次直接发现空气水合物晶体中的氩。

“冰芯中的气泡是唯一已知的实际古代大气的古环境档案，其时间轴在深度方向，”第一作者、北海道大学工程学院副教授 Tsutomu Uchida 说。他解释说，氩可以通过融化或切割从冰中提取，但它在未受干扰的冰中的位置是一个谜。“如果我们能够了解氩在冰中的位置，我们就可以提高我们对冰中气体分子运动的理解，并有助于提高环境重建的准确性。”

研究人员检查了从格陵兰岛提取的冰芯中的五种空气水合物晶体，其中包含可追溯到大约 13 万年前的冰。他们结合使用扫描电子显微镜和能量色散 X 射线光谱仪来可视化和识别空气水合物晶体中包含的分子。他们发现了氩气。

“氩被认为存在于空气水合物晶体中，但从未通过显微镜分析直接证实，”合著者、高等研究研究生院、SOKENDAI 和国立极地研究所教授 Kumiko Goto-Azuma 说研究。“这种直接观察很困难，因为它与相邻元素的混合比非常小，而且它是一种惰性气体，这使得用氮和氧的常用方法很难测量。”

研究人员计划改进他们的方法，以更好地了解冰中氩气的分布，目的是阐明变化的机制并更准确地估计人类活动对全球环境的影响。

“通过这种新方法，我们相信我们可以提高冰芯分析的准确性，以阐明古代大气中存在多少氩，以及它是如何随着地球环境而变化的，”该研究的合著者、副教授 Tomoyuki Homma 说。长冈工业大学工学研究科。

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