多年凍土在40萬年前發(fā)生大范圍融化

近日，《科學(xué)進(jìn)展》發(fā)表的一篇論文稱，美國和加拿大研究人員在加拿大洞穴的沉積物中發(fā)現(xiàn)證據(jù)，表明大范圍的多年凍土融化發(fā)生在40萬年前，且當(dāng)時(shí)溫度不比今天高。但是，沒有找到證據(jù)表明融化會(huì)導(dǎo)致凍土中儲(chǔ)存的二氧化碳在預(yù)測水平的釋放活動(dòng)。

在該研究中，來自麻省理工學(xué)院、波士頓學(xué)院的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)重建了多年凍土在過去150萬年中的歷史。研究小組獲得了74個(gè)洞穴化石樣本，或石筍、鐘乳石和流石的部分，它們來自每個(gè)地區(qū)至少5個(gè)洞穴，代表了不同的洞穴深度、幾何形狀和冰川歷史。每個(gè)取樣的洞穴都位于暴露的斜坡上，這些斜坡很可能是多年凍土景觀隨著氣候變暖而融化的一部分。

科學(xué)家使用鈾/釷地質(zhì)年代學(xué)技術(shù)來確定每個(gè)洞穴的地層年代。結(jié)果表明，在150萬年前至40萬年前，即使在北極高緯度地區(qū)，多年凍土也易于融化。此外，在過去的40萬年中，多年凍土轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的狀態(tài)，自那以后，其融化的敏感性降低了。在這種更穩(wěn)定的狀態(tài)下，多年凍土可能保留了這段時(shí)間內(nèi)積累的大部分碳，并且?guī)缀鯖]有機(jī)會(huì)逐步釋放它。

研究人員稱，過去40萬年的穩(wěn)定性實(shí)際上可能對(duì)人們不利，因?yàn)樗固荚谶@段時(shí)間里穩(wěn)定地積聚在多年凍土中?，F(xiàn)在的融化可能導(dǎo)致碳釋放量大大超過過去。本研究還提出了問題，即是什么導(dǎo)致北極變成一個(gè)更穩(wěn)定的狀態(tài)，又是什么導(dǎo)致它改變這種狀態(tài)。（劉文浩）

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.abe5799

地球早期大氣層與金星和火星大氣層組成類似

近日，來自瑞士、法國、澳大利亞和美國的國際研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表文章指出，早期地球的大氣層與當(dāng)今在金星和火星上發(fā)現(xiàn)的非常相似。

研究團(tuán)隊(duì)將地球早期地幔的元素（橄欖巖）組成集合起來，用高級(jí)光子源（APS）的激光加熱，直到它變成熔巖，然后將這個(gè)熔巖球懸浮在代表地球早期大氣的氣體流中。當(dāng)熔巖冷卻，殘留的大理石大小的玻璃球中含有的鐵元素記錄了熔巖和大氣之間的化學(xué)反應(yīng)。科學(xué)家用可能存在于早期大氣中的氣體的各種化學(xué)成分多次重復(fù)了這一實(shí)驗(yàn)，然后研究了樣品中的鐵氧化狀態(tài)，尋找與地球地幔巖石中最接近的鐵氧化狀態(tài)。將天然巖石中的鐵氧化態(tài)與實(shí)驗(yàn)室中形成的鐵氧化態(tài)進(jìn)行比較，讓科學(xué)家知道哪一種混合氣體與地球早期的大氣匹配。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)巖漿產(chǎn)生的大氣處于正確的氧化狀態(tài)時(shí)，一旦冷卻，就會(huì)得到大約97%的二氧化碳和3%的氮?dú)?，這與今天在金星和火星上發(fā)現(xiàn)的比例相同。（劉學(xué)）

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.abd1387

采礦業(yè)面臨大規(guī)模挑戰(zhàn)

近日，一份分析報(bào)告指出，盡管采礦業(yè)的產(chǎn)量和盈利能力處于歷史高位，但在新冠肺炎大流行后，它面臨勘探成本提高、儲(chǔ)量減少以及環(huán)境影響等重大挑戰(zhàn)。

第一，礦石品級(jí)暴跌。2011年的一篇論文中指出，在美國，礦體的質(zhì)量一直穩(wěn)步下降，1900年之前，美國可采銅礦品位最低為3%至4%。到1914年，這一比例降至1.14%。而全球銅產(chǎn)量從1914年的不足100萬噸躍升到1954年的260萬噸。自那以后，這種趨勢進(jìn)一步加劇，造成采礦業(yè)隨著時(shí)間推移變得越來越低效。

第二，不斷上升的費(fèi)用。隨著勘探和開采界限的突破，企業(yè)必須投入更多的資金，才能開采日益稀少的礦藏。美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)50年代至90年代，全球平均勘探支出從35億美元增至280億美元。其中，黃金勘探的成本飆升。USGS的數(shù)據(jù)顯示，20世紀(jì)50年代，黃金支出僅占采礦勘探總成本的17%，而20世紀(jì)90年代這一比例為64%。這表明，盡管賤金屬勘探成本相對(duì)可控，但對(duì)于黃金這種“儲(chǔ)蓄避風(fēng)港”資產(chǎn)的持續(xù)高需求，已將勘探成本推至不成比例的高位。

第三，環(huán)境和社會(huì)挑戰(zhàn)。采礦業(yè)面臨的另一個(gè)重大挑戰(zhàn)是其環(huán)境足跡，從引起全球關(guān)注的大規(guī)模環(huán)境災(zāi)難，到廢物管理不善造成的長期損害，礦山的貽害已被廣泛報(bào)道。

（劉文浩）