两项发表于《Nature》的研究显示，地球虽然逐渐变冷，但大气中的温室气体浓度仅略有下降

来自奥勒冈州立大学（OSU）领导的国家科学基金会古冰探索中心（COLDEX）的研究团队，通过分析南极阿兰山丘（Allan Hills）的古冰以及其中封存的微小空气泡，首次在300万年尺度上完整记录了气候变化。两项新发表的研究揭示了一个令人意外的趋势：尽管地球在过去300万年里持续降温，但大气中的温室气体——二氧化碳和甲烷——仅略微下降。研究结果提示，单靠温室气体并不能完全解释地球长期的冷却过程，其他因素如地表反照率、植被与冰盖变化以及海洋环流同样发挥着重要作用。

自上个世纪起，科学家们就已知三百万年前的地球温度明显高于现在。证据包括阿拉斯加和格陵兰等地的温带与亚热带森林化石，以及美国东海岸从乔治亚到弗吉尼亚的古海岸线，表明海平面显著升高。然而，导致这一温暖期以及随后的降温的机制长期以来尚不清晰，尤其是如何准确重建数百万年前的全球温度与温室气体浓度。

COLDEX 是由奥勒冈州立大学牵头、与多所高校合作的项目，致力于定位与分析地球上最古老的冰样。研究团队的主要成员包括 Julia Marks‑Peterson（OSU 博士生）和 Sarah Shackleton（前普林斯顿大学博士后，现为伍德肖尔海洋研究所教授）。他们从位于东极冰盖边缘的阿兰山丘采集古冰，并通过分析封存于冰中的空气泡来获取气候记录。

阿兰山丘的冰不同于传统冰芯站点，因为它们被冰层内部运动挤压并变形，导致原始层理被破坏。研究者因此获得的是“气候快照”而非连续时间序列，这种方式使得记录时间跨度更长，能够“跳跃”回不同历史时期。

COLDEX 主任 Ed Brook（奥勒冈州立大学地球、大气与海洋科学学院古气候学家）指出：“这些快照将冰的气候记录延伸至以前难以触及的时间段，为我们重新审视地球气候演化和冰芯数据潜在时间范围提供了新的视角。”

一项研究利用保存在空气泡中的稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙）测定海洋温度的历史变化。稀有气体提供了海洋整体状况的全球信号。结果显示，过去三百万年间，平均海洋温度下降了约 2~2.5 ℃。虽然先前研究已记录表层海洋冷却，但该研究发现表层与深层冷却的时序存在差异。

Shackleton 解释道：“稀有气体为我们提供了观察海洋温度变化的独特方式。其他方法只能给出单一地点的温度信息，而稀有气体让我们看到更宏观的全球趋势。”

整体降温主要发生在三百万年前开始的初期阶段，持续约一百万年，与北半球大冰盖形成同步。相对而言，表层海洋温度则以更缓慢的速率下降，直到约一百万年前才显著减温。研究人员认为，这一差异可能与海表与深层之间热量传输方式的变化有关。

同一批冰样还被用于直接测定过去三百万年间的二氧化碳和甲烷浓度，标志着首次完成该时间尺度的直接记录。结果显示，二氧化碳浓度在整个期间基本保持在 300 ppm 以下，约 270 万年前约为 250 ppm，随后到 100 万年前略降 20 ppm 左右；甲烷浓度稳定在约 500 ppb。

早期基于古沉积物的估算曾推测二氧化碳浓度更高，但不同研究结果不一。此次直接测量凸显了将冰芯记录扩展至更早期以提高精度的重要性。

相比之下，现今温室气体浓度已大幅上升。美国国家海洋与大气管理局（NOAA）数据显示，2025 年二氧化碳平均浓度为 425 ppm，甲烷为 1,935 ppb。

研究表明，单凭温室气体的变化无法解释地球长期的降温趋势。其他因素，如地表反照率、植被与冰盖覆盖率的变化以及海洋环流模式的演变，可能在气候变迁中起到重要作用。

Marks‑Peterson 表示：“我们的目标是通过这项工作完善对过去温暖气候的认识，并深化对地球系统各组成部分相互作用的理解。”

COLDEX 研究团队正继续挖掘更古老的冰样，以将气候记录延伸至更早的历史。近期在一条冰芯底部发现的冰样可能可追溯至约 600 万年前，团队已在积极进行分析。新的钻探行动也在推进，以寻找更多古冰样本。

科研人员正致力于改进二氧化碳重建方法、研究冰中其他封存气体，并深化对极古冰保存机制的理解。这些努力有望识别未来钻探的新目标，并进一步扩展地球气候历史记录。

勇编撰自论文"Broadly stable atmospheric CO2 and CH4 levels over the past 3 million years".Nature.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。