简历阅读 -冰中的秘密

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冰中的秘密

Love Notes和警告信息被埋在地球的冰冻档案中。

今天,当我们想到存储信息时,我们想到的是一排排巨大的计算机服务器,它们存储着无穷无尽的数字数据流。由伊冯爆炸……

W.母鸡我们认为今天存储信息,我们召开了巨型计算机服务器的行,这些计算机服务器占据了无休止的数字数据流。似乎,所有的世界信息都将在永久性,稳定和坚韧的设备中保存为一天和零。因此,它可能听起来很奇怪,即冰,短暂,不稳定和脆性物质,是世界上最永久的信息存储手段之一。事实上,云在冰上没有任何东西。冰占据了解气候如何发生数百万多年来的关键,并且可能在未来几年内改变地球。我们询问了一系列科学家帮助我们解冻信息。


气候记录

及时冻结:这款米长的西南极冰盖冰芯于2009年由美国团队提取。它显示了骨折和气泡,产生了关于过去的气候的信息。 Spruce Schoenemann /华盛顿大学

构成格陵兰岛和南极的硬化平原和冰峰保存着地球过去气候的信息,可以追溯到数百万年前。随着这些地区年复一年地积雪,较高的雪层对较低的雪层施加压力,挤出空气。在压力的作用下,雪花转变成密集的冰粒,并融合在一起形成冰盖。

但并不是所有的空气都逸出。当雪花转变成冰晶时,约10%的雪被困。这些微小的气泡包含它们被捕获时的大气气体氮、氧、二氧化碳和甲烷。气候研究人员对温室气体特别感兴趣。

“冰芯是我们重建大气一百万年左右的主要方式,”古气候学家詹姆斯·怀特说,他是Boulder科罗拉多大学的教授,也是北极和高山研究所所长。“这是历史上为数不多的干净到可以得到二氧化碳和甲烷浓度的档案之一。”

从冰芯中检索信息是一项劳动密集型工作。最古老的冰芯可以追溯到89万年前,是一个长3000米(近10000英尺)的冰柱;它是在2004年提取的。在实验室里,研究人员将岩芯样品粉碎在真空容器中,以释放捕获的空气并测量释放的气体浓度。

通过研究被困气泡的内容,研究人员可以了解温室气体水平随时间变化的变化。“这有助于我们了解气候系统如何表现的物理,”白色解释。从那里开始,他们可以假设今天在大气中被释放的各种温室气体如何影响未来的气候。


警告绽放

要小心红雪:雪藻类产生红色色素,保护叶绿素,但也会使冰川表面变暗,增加其吸收阳光的能力。 Steffi Lutz / Leeds大学

在冰川雪和冰上看到的那些红色,黄色,绿色和黑色传播是由各种藻类引起的。那些多彩的孢子对我们有一条消息。

为了生存,藻类产生五颜六色的色素。夏天,当太阳融化冰川顶部的冰时,藻类孢子从冰中浮出水面。当藻类第一次从孢子转变为活跃的光合作用生物时,它们体内的叶绿素使它们变成绿色。但是海藻开始产生不同的色素来保护叶绿素免受过多的阳光照射。利兹大学的生物地球化学家Liane Benning说:“这就像当你在阳光下,你得到太多的阳光,你涂上防晒霜。”“这是他们的防晒霜。”

五年前,科学家发现了冰藻,冰黑色。“人们只是假设它是污垢,”班宁说。“一旦他们在生物成分方面看了它,它们就会[发现]一种使藻类黑色的非常特异性的颜料。”

彩色的冰比白冰吸收更多的阳光,融化更快。“藻类加速熔化率,如果你融化了,你有更多的营养物在水中进行藻类来生长,”班宁说。该熔体诱导的藻类生长导致反照镜的降低高达20% - 由表面反射的光的比例成为自我延长回路。

本宁解释说,冰雪海藻比以往任何时候都更频繁、更密集、面积更大。她说,这是一个迹象,“冰融化得更快,藻类显然有助于更快地融化。”


爱的笔记

用薄冰写作:北极熊可以通过爪印中留下的气味来找到配偶,但随着北极海冰和骨折,挂钩可能会变得更加困难。 BJ Kirschhoffer / Polar Bear International

北极熊是在交配季节期间需要某种方式的孤独的动物。与美国地质调查的阿拉斯加的阿拉斯加的阿拉斯加的大学科学中心的研究动物学家George Durner表示,与棕熊摩擦他们的棕熊,北极熊从未擦过树木或岩石,从来没有垂直的垂直建筑物留下气味。相反,他们进化了在冰中留下交配线索。

圣地亚哥动物园的行为生态学家梅根·欧文(Megan Owen)与德纳及其同事一起,研究了北极熊如何通过留在冰上的笔记找到彼此。欧文和她的团队收集并记录了阿拉斯加北极熊的脚印样本,并让动物园的熊嗅它们。欧文说,雄性动物显然对从雌性动物身上收集到的气味更感兴趣,尤其是对那些没有喂养幼崽的雌性动物身上的气味更感兴趣。雄性和雌性在繁殖季节都会经历显著的荷尔蒙变化,留在冰上的气味表明它们可以交配。雄熊留下的脚印气味会给有幼崽的母亲敲响警钟,因为好斗的雄熊会杀死幼崽。

欧文仍在研究北极熊使用的生化化合物来编写他们的信息。北极熊在他们的爪子上有大的汗腺,而不是他们身体的任何地方 - 所以他们肯定通过汗水传递一些信息。但欧文说,完整信息可能是熊生物化学的各种代谢副产品的混合。“这是一种汗水和尿液和体外的组合,反映了这种生殖状态的生物化学以及一年中的生物化学,”她说。“这是信息内容。”

但是,一个因素,正在改变消息的交付。温暖的温度稀疏北极冰并引起骨折。“突然间,你得到了一堆休息,”德克尔说。“曲目被扰乱了。海景的物质性质对熊来旅行变得更加困难,并降低熊有效沟通的能力。“


永恒的山脉

冰让你年轻:深度探测雷达在2008-2009年间拍摄到了南极东部冰盖下的山脉图像。 Timothy Creyts&Michael Wolovick/Lamont Doherty地球天文台,哥伦比亚大学

南极洲的核心区位于冈特赛夫山脉,大致占欧洲阿尔卑斯山的大小,这是去年发现的研究人员,没有改变3400万年。通常,像水和风一样的自然力量侵蚀岩石,但冈特赛已经踩腐蚀。由于水和冰在凹入的勺状山谷中的互动,覆盖了这一范围的三英里厚的冰盖。

从地球散发出来的热量将岩石底部的冰层熔化在脊之间的山谷之间。这在冰层下面创造了一块水。水池顶部的重型冰盖的压力将其推向各种方向。因为熔融水坐在坚硬的岩石表面上,所以它不能涓涓细流。抗水压迫的冰盖的重量使其在抗性最低阻力之后流动上坡,在Lamont-Doherty地球天文台上说冰川学家Tumothy Creyts。“所有[水]想要做的只是找到一个优选的道路和流动,在那个是向外的道路上,”他说。随着这种水向上移动,它到达脊,冰较薄,温度较冷。那里,水还原。冰盖的力量使新硬化的熔融水在流过它们时拥抱脊的曲线。

克雷茨和他在拉蒙特-多尔蒂地球天文台的同事们说,这一过程使甘伯采夫山脉保持了年轻的形态,使它成为地球上最古老的地方,看起来仍然如此年轻。克雷茨说,虽然地球的其他部分在不断变化,但甘伯采夫山脉的冰可能会继续保存史前地球的快照。除非,也就是说,气温升高最终导致快照褪色。


本文最初发表于2015年2月的“信息”问题。

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