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美國威斯康星州洞穴為古代氣候變化和未來轉變提供了誘人的線索Credit: Cameron Batchelor
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by Will Cushman, University of Wisconsin-Madison）：即使在黑暗中與上面的大氣隔絕，洞穴也可以保存當地氣候條件的康星豐富檔案，以及它們是州洞轉變如何在億萬年間發生變化的。洞穴堆積物形成于數萬年前，古代是氣候洞穴特有的巖石結構，更廣為人知的變化是石筍和鐘乳石，它們掌握著形成它們的提供古代環境的秘密。
一項最新發表的誘人對在美國威斯康星州南部一個洞穴中發現的石筍的研究揭示了以前未被發現的幾千年前當地氣候的歷史。新的美國發現提供了強有力的證據，表明一系列大規模的康星突然變暖事件打斷了最近的冰河時代，可能籠罩了北半球的州洞轉變大片地區。
這項由威斯康星大學麥迪遜分校的古代科學家團隊進行的研究發表在3月2日的《自然地球科學》雜志上。這是氣候第一項研究，旨在確定格陵蘭冰蓋記錄的變化冰河時期變暖——被稱為Dansgaard-Oeschger事件——與北美中部內陸深處的氣候記錄之間可能的聯系。
“這是提供世界上這一地區唯一一項記錄末次冰期氣候突變事件的研究，”Cameron Batchelor說，她在UW大學完成博士學位時領導了這項分析。巴徹勒現在是美國國家科學基金會的博士后研究員，在麻省理工學院工作。
這項研究是基于對一個形成于土丘洞穴的石筍進行的異常詳細的化學和物理分析，土丘洞穴是一個旅游勝地和教育目的地。
“在土丘洞穴，我們的任務是為我們每年的游客解釋這一地質奇跡，”該洞穴的總經理喬·克林姆扎克說，該洞穴是指定的國家自然地標?！坝捎谶@項世界級的研究和非常令人興奮的結果，我們很高興加深了對洞穴的了解?！?br>Batchelor和她的團隊分析的石筍生長極其緩慢——大約需要20，000年才能長到人類小指的長度。
手指長度的地下巖石是從天空開始的復雜過程中形成的。最初作為大氣降水降落的水滲入地下，滲透到土壤和基巖的裂縫中，溶解了沿途的小塊石灰石。一些溶解的石灰石被留下來，無數的水滴從土丘的洞穴頂部落下，逐漸積累成數千層極薄的叫做方解石的礦物質。
Batchelor說:“因為這些方解石層是由最初的沉淀形成的，所以它們鎖定了來自沉淀的H2O中的氧氣?！?。
這就是從一塊不起眼的小石頭中重建古代氣候記錄的關鍵所在。方解石中捕獲的氧以兩種形式存在——被稱為同位素——科學家可以利用它們來收集形成方解石的沉淀事件中存在的環境條件的信息。這包括溫度和數千年來落在土堆洞穴頂部的雨雪的可能來源。
Batchelor的團隊使用了一種專門的成像技術，使他們能夠識別代表年生長帶的石筍中的層，就像樹木年輪記錄一個季節的生長量一樣。使用另一種技術，他們確定了微小層中的同位素，揭示了今天的威斯康星州南部在48，000年至68，000年前經歷了多次非常大的平均溫度波動，高達10攝氏度(或約18華氏度)。幾個溫度波動發生在大約十年的時間里。
雖然年代測定信息還不夠精確，無法將溫度波動與格陵蘭冰芯中記錄的Dansgaard-Oeschger事件明確聯系起來，但研究人員可以自信地說，它們發生在類似的時間范圍內。該小組還進行了氣候模擬，以支持一種假設，即數萬年前在包括今天的威斯康星州在內的北美地區發生了變暖事件，以及來自土墩洞穴和格陵蘭冰蓋的氣候記錄確實有聯系。
這種潛在的聯系讓巴徹勒興奮不已，因為它提供了一個迄今為止還不為人知的關于北美中部的氣候故事。先前對大陸中部的研究沒有解決這些大的溫度波動的信號，也稱為偏移。
巴徹勒說:“有一種理論認為，中部大陸對氣候突變相對免疫，這可能是因為它被陸地包圍，存在某種類型的緩沖作用。”“然而，當我們去測量時，我們看到了這些非常大的偏移，我們就像，'哦，不，肯定有什么事情發生了。'"
由于人類和我們對化石燃料的使用，快速變化的氣候今天再次展現出來。Batchelor說，她希望她在威斯康星州的工作，以及現在她正在為博士后研究的加拿大亞北極地區的一個洞穴，有助于填補關于北美中部大陸氣候突變的歷史和潛在未來的巨大數據空白。