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穿越時(shí)空

時(shí)間旅行一直是科幻小說(shuō)的重要主題，不少科幻作品、影視作品中也有關(guān)于時(shí)間旅行的浪漫想象。穿梭時(shí)間的旅行聽(tīng)起來(lái)很炫酷，人類是否能突破時(shí)間的限制，穿梭游走于時(shí)空之中呢？我們都知道，古時(shí)是沒(méi)有氣象局和溫度計(jì)的，在凝固的時(shí)間里，現(xiàn)代的人是如何知道古代地球的氣候情況呢？自從猛犸象在地球上漫游以來(lái)，在過(guò)去的100萬(wàn)年里，隨著冰期和溫暖期的交替，我們的環(huán)境發(fā)生了怎樣的變化呢？

大家知道冰是由雪變化而來(lái)的，雪沉積以后，慢慢沉積壓實(shí)就形成了冰。在南極地區(qū)，由于氣溫低，降雪不融化，而被一層一層地壘積起來(lái)，下層的雪受到上層雪壓力的影響，不斷地被壓實(shí)、壓緊。年覆一年，從底部至上逐漸形成一層層的冰層。大氣中的塵埃會(huì)被強(qiáng)大的風(fēng)力從大陸上吹來(lái)，并與降雪一起一層一層地被壓實(shí)沉積在冰中，原始的大氣樣本，就會(huì)保存在冰里面。

古氣候可以通過(guò)研究化石、樹木的年輪、海底沉積物、歷史資料等來(lái)開(kāi)展地球氣候變化研究。研究人員發(fā)現(xiàn)冰川的冰芯樣品含有關(guān)于大氣成分、礦物塵埃、海洋氣溶膠和許多其他有機(jī)和無(wú)機(jī)物的信息。與樹木的年輪一樣，分析從極地冰原或山地冰川中鉆取出來(lái)的冰芯中塵埃的含量，也能為科學(xué)家們提供許多有關(guān)氣候變化的信息。

冰中塵埃的分析非常具有挑戰(zhàn)性。去極地鉆取冰芯是很艱巨的，帶回來(lái)的冰樣當(dāng)然是非常寶貴的。作為“空中文物”的塵埃，這些分析物的濃度又非常低。這就需要找到功能強(qiáng)大，靈敏度高的分析技術(shù)。

探索冰封的塵埃

Milano-Bicocca大學(xué)環(huán)境科學(xué)系的Giovanni Baccolo博士和他的同事研究分析南極冰芯樣品，重點(diǎn)在于分析包裹在冰中的大氣礦物顆粒，俗稱“塵埃”。為了克服固有的挑戰(zhàn)，研究采用了PerkinElmer NexION® 350 SP-ICP-MS設(shè)備，配備Syngistix™ 納米應(yīng)用軟件模塊。它能讓實(shí)時(shí)的單顆粒分析和快速的數(shù)據(jù)采集處理相結(jié)合，瞬時(shí)數(shù)據(jù)采集速率可達(dá)每秒10萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)有利于探索古塵埃樣品的無(wú)機(jī)元素組成。

PerkinElmer的NexION SP- ICP-MS瞬時(shí)數(shù)據(jù)采集速率可達(dá)每秒10萬(wàn)個(gè)點(diǎn)！我們想象一下，人類的頭發(fā)厚度平均約為8萬(wàn)納米，這速度真是驚呆我和我的小伙伴了！

研究表明，冰芯中含有微量的鋁、鈣、硅和鐵顆粒，含量非常低。Baccolo博士表示，采用NexION® 350 SP-ICP-MS還可以區(qū)分冰塵中主要元素的溶解態(tài)和顆粒態(tài)組分，這些元素對(duì)氣候和環(huán)境具有重要的影響。此外，NexION SP-ICP-MS能夠在不進(jìn)行任何事先分離的情況下測(cè)定塵埃樣品中的元素，并能提供離子和顆粒濃度、顆粒大小和顆粒分布信息。這些信息對(duì)古氣候的推算至關(guān)重要，來(lái)自冰芯的塵埃顆粒的大小和形態(tài)會(huì)直接影響氣候，特別是大氣的輻射特性。

研究人員可以根據(jù)由南極冰巖芯獲得的數(shù)千年之前的這些信息，反演得到古氣候和古環(huán)境資料，一方面可為未來(lái)氣候和環(huán)境變化提供預(yù)測(cè)依據(jù)，同時(shí)，也可為解釋當(dāng)今氣候環(huán)境變化的原因提供有效的科學(xué)思路。

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