因为气候变暖，我们正在失去陨石
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“全球变暖”的故事已经讲了很多年，3月19日，世界气象组织 (WMO)发布了报告，称“2023年是有记录以来最暖的一年”，把这个故事推向了新高潮。
1940年以来全球10月的平均气温，2023年是最高的（图片来源：Wikipedia）
全球变暖带来更频繁、持续时间更长更严重的极端天气，在影响日常生活的同时，还在影响着不少科学研究，因为研究材料正在消失……
虽然全球都在变暖，
但是两极会变得更暖
地球的气候长久保持较平稳的状态得益于“地球-太阳-大气”之间的辐射平衡系统。在这个系统的作用下，地球就像一个盛水的水缸，太阳是放水的水龙头，同时水缸又向外排水，而大气中的温室气体就是控制水龙头和排水阀进出水的“开关”。对地球这个水缸来说，若是进水和出水相同，水缸的水位，也就是气温状况是基本保持稳定的。而工业革命以来，人们生产过程中使用燃料产生了大量的碳排放，并且随着生产力的提高，碳排放不断增加，这增加了大气中的温室气体含量，使得对地球来说，能量处于“进多出少”的状况，造成了“全球变暖”。
实际上，未来的全球变暖在很大程度上取决于人类的活动和各国选择的碳排放政策。通过计算机模拟的方式，科学家根据不同的排放条件，根据排放量高低分成四种情况，称为四种不同排放情景。在更高排放的SSP5-8.5情景下，到21世纪末，全球平均增暖可以达到4℃。这种变暖的空间分布是不均匀的，在高纬度的南北两极，变暖速度更加迅速。在南北两极，“史上最高温度”频频出现，冰川也岌岌可危。
（图片来源：联合国）
陨石样本或“葬身”南极冰层
虽然南极气候极寒不适于人类生存，却有很高的科考价值。“气候寒冷”“人迹罕至”，南极像一个天然大冰箱，储存着研究者们所需要的研究材料。而在全球变暖的影响下，这个“冰箱”似乎变得不那么好用了。2023年南极的海冰范围是有记录以来最小的，2023冬季结束时，海冰的范围比前一年低100万平方千米，相当于法国和德国面积的总和。
陨石对于天文学、化学和地质学家的研究非常重要——这些外太空远道而来的小东西，带着不属地球的物质，提供了深入了解太阳系、宇宙和地球以外天体的重要机会。
比如，天文学家通过对这些样本的分析，可以了解其“故乡星球”的化学成分、物理特性和地质构造，从而推断天体的起源和演化历史；这些样本可以提供关于行星形成、撞击事件、岩石循环等方面的重要信息，有助于地质学家研究地球以外的天体表面和内部结构，以了解地球和其他天体的地质过程和构造；化学家利用分析其中的化学性质，揭示天体之间的化学联系和进化过程；另外，这些样本中可能包含有机物质，对于探讨生命起源和外星生命的可能性也具有重要意义。
理论上陨石会均匀地分布在地表，但地球面积的70%被海洋覆盖，在陆地上还有崎岖的山地，并不利于人们寻找陨石，各种风化作用还可能会污染陨石。实际上，大部分的陨石采集自南极，在地球上发现的8万颗陨石中，有60%以上是在冰盖表面采集的。
南极的冰盖形成于约3400万年前，千百年来持续的低温干燥的气候有利于陨石的保存。陨石常常在“蓝冰”区域富集。“蓝冰”顾名思义为蓝色的冰层，降雪经过粒雪化（降雪融化后又重新冻结成冰）和成冰过程形成冰层，冰层在上层压力作用下密度增加，内部气泡减少，在光的散射作用下显现出蓝色。
一种情况，“蓝冰”遭到山脉阻挡而融化，会形成“山前阻挡模式”的陨石富集带；另一种情况，“蓝冰”由于地形，在冰流的作用下形成“山后峡谷模式”的陨石富集带，著名的有东南极的格罗夫山。从日本科考队在1969年第一次在南极采集到陨石样本开始，在过去的几十年的无数次野外考察中，人们平均每年收集到1000颗陨石，而据估计仍有30万至85万颗陨石有待收集。
陨石在南极冰层中的保存和移动模式
（图片来源：参考文献4）
然而，全球变暖的影响下，南极正在迅速变暖，冰川在融化，冰盖流速加快、冰架断裂，使得“保鲜”在其中的陨石更快地沉入南极冰层，难以获取。即使温度远低于0℃，(研究表明这个温度大约是-10℃) 当陨石暴露于太阳辐射时，其表面也会被加热而融化陨石底部的冰，导致陨石下沉，最后导致陨石从冰盖表面消失。
据研究显示，未来几十年内，南极地区每年都会损失约5000颗陨石，这比陨石的发现速度快了5倍。而在更剧烈的变暖条件的假设下，这种损失会变得更严重，尤其是在陨石富集区。高排放情景下，在陨石富集的东南极恩德比地区（Enderby land），这种损失可以达到88%。
冰川融化带走“标志物”
除了陨石之外，冰川标志物也是受到全球变暖影响的一种重要的研究材料。
冰川标志物是指在冰川或冰盖中发现的各种物质或遗迹，这些物质或遗迹在冰川中保存完好，仿佛“穿越而来”，可以提供有关过去气候、环境和生物演化的重要信息。
常见的冰川标志物包括：冰芯和冰核（冰川或冰盖中钻取的柱状冰样本）——包含了大气中的气体、灰尘和其他物质的信息，可以用来研究过去的气候变化和大气组成；冰碛物（冰川运动过程中携带的岩石碎片、泥沙等物质）——可以帮助确定冰川的流动方向和冰川运动的速度，提供关于地质历史和地形演化的信息等等。
冰芯 （图片来源：中国科学院青藏高原研究所）
与南极、北极相似，青藏高原地势险峻，人迹罕至，被称为“地球的第三极”，但这里的冰川一直以我们意想不到的方式记录着人类的活动。2005年钻取的珠峰冰芯中封存着冷战记忆，记录的两个参数分别对应着1963年全球热核试验和1986年的切尔诺贝利核泄漏。在2017年海拔6150米钻取的冰芯则测量出5个参数峰值，这5个峰值分别对应着不同人类历史上几次核活动事故。
冰芯写就的“人类活动日记本”不仅仅有核活动的痕迹，还反映了其他人类造成的环境影响。珠峰冰芯中的黑碳浓度证明了工业革命以来人类活动持续影响大气环境；冰芯中DDT（一种对环境破坏极大、难以分解的杀虫剂）浓度对应了印度的疟疾暴发。
而与陨石面临相同的困境，全球变暖对冰川标志物也有着多方面的影响。全球快速变暖导致冰川融化加速，进而影响标志物的存在和保存。
标志物表面的冰层就像我们手机的“钢化膜”，是很好的标志物“屏障”，冰川消融打开这一层“钢化膜”使得标志物暴露在地表，就像我们手机屏幕不可避免地被划坏，这些标志物因为融化过程中的溶解、冲刷和侵蚀而受到破坏，导致古地质、古生态等方面的重要信息丢失，而这些信息是冰芯的重要“身份信息”，这就给科学家确定冰芯“年纪”带来了更大的不确定性，这也是当前青藏高原冰川标志物定年的困难之一。
结语
当气候变化时，不仅仅是南极的陨石和冰川标志物受到影响。地球的各个角落都在经历着巨大的变化。
北极、南极以及高山上的冰川正在迅速融化，这不仅对极地生物构成了威胁，还可能导致海平面上升，影响全球沿海城市。此外，农作物的生长也受到气候变暖的影响，温度和降水的变化可能导致作物减产，从而影响到我们的食物供应链。
随着气候变化导致南极冰盖的加速融化，每一颗消失的陨石，每一处融化的冰川标志物，都是对地球历史和宇宙秘密的一次永久性损失。面对这一挑战，我们需要更加积极地采取行动，保护这些珍贵的遗迹，以确保后代能够继续探索地球的过去和未来，深入了解我们与宇宙间的联系与共生关系。只有这样，我们才能更好地维护地球的生态平衡，确保人类的永续发展。
参考文献：
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[2]田立德,唐明星.青藏高原冰芯定年方法回顾及新技术展望[J].冰川冻土,2022,44(03):1083-1090.
[3]赵树云,袁畅,张华,等.基于多源证据估算气候敏感度最新研究进展：IPCC AR6解读[J].大气科学学报,2023,46(06):848-863.DOI:10.13878/j.cnki.dqkxxb.20221203001.
[4]Tollenaar, V., Zekollari, H., Kittel, C. et al. Antarctic meteorites threatened by climate warming. Nat. Clim. Chang. 14, 340–343 (2024). [5]https://doi.org/10.1038/s41558-024-01954-y
https://wmo.int/media/news/climate-change-indicators-reached-record-levels-2023-wmo
[6]https://news.southcn.com/node_9a0a9f6069/c50e67e195.shtml
[7]https://news.un.org/zh/story/2022/04/1101352
[8]https://itpcas.cas.cn/new_kxcb/new_kxsp/202007/t20200705_5618535.html
作者：潘容筠
作者单位：中国科学院大气物理研究所
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