這一論文主要作者、該大學(xué)博士後研究員克裏斯托說(shuō)，這項(xiàng)新的氪同位素鑒定技術(shù)可以將超過(guò)一百萬(wàn)年的冰定位並標(biāo)注日期。最古老的冰發(fā)現(xiàn)于大約80萬(wàn)年的鑽孔巖芯中。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)可以在其他地區(qū)查找老冰，以期將極地冰的年代追溯到150萬(wàn)年之前。這是非常令人興奮的，因爲(wèi)很多地球氣候的有趣事情是發(fā)生在80萬(wàn)年之前，而目前我們還不能在冰芯記錄中研究到。

放射性氪同位素是具有十分理想的地球物理化學(xué)特性，適于對(duì)溶解了大氣的水或冰樣品進(jìn)行絕對(duì)年代測(cè)定，其很像測(cè)量放射性同位素衰變的、具有恒定衰變率的碳-14年代測(cè)定(法)。而不同的是，氪是不相互化學(xué)作用的惰性氣體，具有更爲(wèi)穩(wěn)定的半衰期，達(dá)23萬(wàn)年。

氪由宇宙射線轟擊地球而産生，然後存儲(chǔ)在南極冰內(nèi)夾帶的氣泡之中。它有一個(gè)放射性同位素(氪-81)的衰減很慢，和一個(gè)不衰減的穩(wěn)定同位素(氪-83)。通過(guò)比較同位素從穩(wěn)定至放射性的比例，即可以得出冰的年齡。

雖然科學(xué)家一直對(duì)放射性氪同位素技術(shù)感興趣四十多載，但氪-81原子數(shù)量非常有限，以至于難以計(jì)數(shù)。直到2011年該檢測(cè)技術(shù)有了突破，在研究中使氪-81原子鑒定技術(shù)具有可行性。新原子計(jì)數(shù)器命名爲(wèi)原子陷阱追蹤分析(ATTA)，是由在芝加哥附近的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的核物理學(xué)家盧正天(音譯)帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，這項(xiàng)工作由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部門資助。在南極洲泰勒冰川的實(shí)驗(yàn)中，研究人員把冰分成幾個(gè)300公斤的大塊放入容器，將其融化後釋放的空氣氣泡儲(chǔ)存在瓶子中。在瑞士伯爾尼大學(xué)將氪與空氣隔絕，然後送到阿貢實(shí)驗(yàn)室對(duì)氪81計(jì)數(shù)。研究人員從同位素比值確定泰勒冰川樣品具有12萬(wàn)年的曆史，並且通過(guò)比較同一時(shí)期冰芯中測(cè)量大氣裏甲烷和氧氣驗(yàn)證。

研究人員說(shuō)，該原子陷阱相當(dāng)敏感，可以捕獲並計(jì)算單個(gè)原子。唯一的問(wèn)題是，在空氣中沒(méi)有很多的氪，因此在冰中也沒(méi)有太多，這就是爲(wèi)什麼我們需要這麼大的樣品量融化了。

現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是要找到一些在南極最古老的冰，可能這不會(huì)像聽起來(lái)那麼容易。該論文的共同作者、俄勒岡州立大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家愛(ài)德華·布魯克說(shuō)，“大多數(shù)人認(rèn)爲(wèi)那只是把冰核鑽得更深的問(wèn)題，但不是那麼簡(jiǎn)單。很古老的冰可能在尚未確定冰蓋的底部，以孤立的小補(bǔ)丁存在，但在許多地方這些冰可能已經(jīng)融化入海洋。當(dāng)然，也有一些特殊的地區(qū)，老冰暴露在一塊冰區(qū)的邊緣”。

研究人員說(shuō)，重建地球氣候溯回150萬(wàn)年是很重要的，因爲(wèi)在冰河時(shí)代頻率的變化發(fā)生在所謂中更新世的過(guò)渡。在過(guò)去的80萬(wàn)年，地球被認(rèn)爲(wèi)是以每10萬(wàn)年左右的時(shí)間進(jìn)入冰河時(shí)代，但有證據(jù)表明，這種轉(zhuǎn)變?cè)谀莻€(gè)時(shí)候之前的發(fā)生頻率是每4萬(wàn)年。