穿越时空，探索封存在南极冰芯中的远古尘埃

2019-08-01 16:43:46, 珀金埃尔默珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司

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刘建云

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穿

越

时

空

时间旅行一直是科幻小说的重要主题，不少科幻作品、影视作品中也有关于时间旅行的浪漫想象。穿梭时间的旅行听起来很炫酷，人类是否能突破时间的限制，穿梭游走于时空之中呢？我们都知道，古时是没有气象局和温度计的，在凝固的时间里，现代的人是如何知道古代地球的气候情况呢？自从猛犸象在地球上漫游以来，在过去的100万年里，随着冰期和温暖期的交替，我们的环境发生了怎样的变化呢？

大家知道冰是由雪变化而来的，雪沉积以后，慢慢沉积压实就形成了冰。在南极地区，由于气温低，降雪不融化，而被一层一层地垒积起来，下层的雪受到上层雪压力的影响，不断地被压实、压紧。年覆一年，从底部至上逐渐形成一层层的冰层。大气中的尘埃会被强大的风力从大陆上吹来，并与降雪一起一层一层地被压实沉积在冰中，最原始的大气样本，就会保存在冰里面。

古气候可以通过研究化石、树木的年轮、海底沉积物、历史资料等来开展地球气候变化研究。研究人员发现冰川的冰芯样品含有关于大气成分、矿物尘埃、海洋气溶胶和许多其他有机和无机物的信息。与树木的年轮一样，分析从极地冰原或山地冰川中钻取出来的冰芯中尘埃的含量，也能为科学家们提供许多有关气候变化的信息。

冰中尘埃的分析非常具有挑战性。去极地钻取冰芯是很艰巨的，带回来的冰样当然是非常宝贵的。作为“空中文物”的尘埃，这些分析物的浓度又非常低。这就需要找到功能强大，灵敏度高的分析技术。

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索

冰

封

的

尘

埃

Milano-Bicocca大学环境科学系的Giovanni Baccolo博士和他的同事研究分析南极冰芯样品，重点在于分析包裹在冰中的大气矿物颗粒，俗称“尘埃”。为了克服固有的挑战，研究采用了PerkinElmer NexION® 350 SP-ICP-MS设备，配备Syngistix™ 纳米应用软件模块。它能让实时的单颗粒分析和快速的数据采集处理相结合，瞬时数据采集速率可达每秒10万个数据点。这些数据有利于探索古尘埃样品的无机元素组成。

PerkinElmer的NexION SP- ICP-MS瞬时数据采集速率可达每秒10万个点！我们想象一下，人类的头发厚度平均约为8万纳米，这速度真是惊呆我和我的小伙伴了！

研究表明，冰芯中含有微量的铝、钙、硅和铁颗粒，含量非常低。Baccolo博士表示，采用NexION® 350 SP-ICP-MS还可以区分冰尘中主要元素的溶解态和颗粒态组分，这些元素对气候和环境具有重要的影响。此外，NexION SP-ICP-MS能够在不进行任何事先分离的情况下测定尘埃样品中的元素，并能提供离子和颗粒浓度、颗粒大小和颗粒分布信息。这些信息对古气候的推算至关重要，来自冰芯的尘埃颗粒的大小和形态会直接影响全球气候，特别是大气的辐射特性。