极端的大气化学-古代南极大气桶的目的是追踪稀有气体的历史

时间:2019-12-28 18:07 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

自工业革命开始大规模燃烧化石燃料以来,过去一个半世纪里地球大气变化的记录中可能增加了一种新的分子。

虽然二氧化碳和甲烷是众所周知的,但华盛顿大学和罗切斯特大学的研究人员是一个团队的成员,他们正在追踪一种更稀有的气体,这种气体的分子数不到万亿分之一。虽然很稀有,但这种被称为羟基的大气清洁剂可以擦洗大气,并决定更多影响地球气候的气体的命运。

去年冬天,由美国和澳大利亚领导的一场南极实地考察活动成功提取了一些19世纪70年代至今最大的空气样本。这些样本是了解过去150年羟基浓度变化的第一步。本周在旧金山举行的美国地球物理联盟年度秋季会议上,人们分享了野外调查的初步结果。

“这可能是你能从冰核样本中得到的最极端的大气化学物质,而且后勤工作也很极端,”彼得·内夫(Peter Neff)说,他是华盛顿大学和罗切斯特大学的博士后研究员。

但队员们在冰天雪地的洛德圆顶营地露营的那几个月终于得到了回报。

“据我所知,这是19世纪70年代最大的空气样本,”内夫说。他在南极露营的10周包括零下20华氏度的温度和几场暴风雪,其中一些是他通过推特分享的。

& # 10052;& # 65039;钻过6个钻孔的1000米冰芯

& # 10052;& # 65039;5000kg的冰融化,释放出550L的滞留空气

& # 10052;& # 65039;从2010年到1875年的样本,准备告诉我们关于大气洗涤器的“OH”

我将在接下来的几周分享我们的赛季!# LawDome1819 & # 127462; & # 127478; & # 127462; & # 127482; & # 127482; & # 127480; @AusAntarctic pic.twitter.com/pAtYNgr5lh

本;彼得·内夫(@peter_neff) 2019年2月5日

在南极洲和格陵兰岛钻取的更深的冰芯的空气提供了二氧化碳和甲烷这两种温室气体的记录,可追溯到几千年前。二氧化碳的生命周期是几十年到几百年,而一种威力更大的气体——甲烷的生命周期只有9年或10年。

确定甲烷的确切寿命,以及这些年来它是如何变化的,取决于羟基的浓度。这个数字对于研究过去和未来气候的全球气候模型很重要。

跟踪羟基的历史,一个短暂的分子与一生的不到1000000秒,一场运动在2018年末和2019年初冰钻研究这一活性气体通过检查其更丰富的同伴,碳14中子连着一个氧原子,或“;一氧化碳14,”;它会被羟基化学破坏,从而跟踪羟基的浓度。

极端的大气化学-古代南极大气桶的目的是追踪稀有气体的历史

研究人员从压缩雪时形成的冰泡中得到一氧化碳碳14气体。

“冰川冰的特别之处在于它总是有这些气泡,”内夫说。“世界上的任何冰川都会有这种起泡的质地,因为它一开始是一堆六指的雪花,而这些手指之间就是空气。”

在撞击地面的十几年后,由于积雪层的压缩,气泡与周围环境完全隔绝。劳伊圆顶的大雪意味着每年会产生大量的气泡,并提供了一个足够厚的屏障来保护一氧化碳免受太阳辐射。

这个国际研究小组每天提取24块3英尺长的冰,然后把这些冰管放在一个雪洞里,以保护它们不受靠近两极的宇宙射线的伤害。这些射线可以击穿其他分子,扭曲历史记录。

“一旦样本浮出水面,它们就成了烫手山芋,”内夫说。

提取后的第二天一个核心,团队将干净的冰和把它在一个装置内夫和他的罗切斯特大学的博士后导师布Petrenko’年代设计:335 - l真空室洗个热水澡融化的冰和处理样品的来源,以避免污染和收集最大的空气样本。

“一个样本的大小大约是400或500公斤的冰,相当于一架大钢琴的重量,以获得足够的一氧化碳分子,”内夫说。“在营地,我们把500公斤的冰变成了一罐50升的空气。”

我们将如何在劳伊圆顶冰钻取样:“热浴盆时间机器,”如果你愿意。一个300L的真空室和一个50C的热水浴缸将与我们一起旅行,所以我们可以清洁地提取古老的空气,这曾经是雪花手指之间的空间。pic.twitter.com/anFys1pJGD

本;2018年10月23日,彼得·内夫(Peter Neff)

研究小组从不同时期回收了20个桶形的空气罐。

未来几个月的分析目标是在几十年内生成一氧化碳和羟基的浓度曲线,类似于现在著名的二氧化碳和甲烷的浓度曲线。这些曲线显示了自工业时代以来大气中的气体浓度是如何变化的。

在整个过程中,内夫还探索了冰和空气更轻松的组合。2016年初,为了准备这次行动,内夫做了一次非正式的实验。2018年2月,他在社交媒体上发布了这个实验,并迅速传播开来。视频捕捉了一块冰从钻冰洞中掉落时发出的声音。

& # 128266;& # 128266;声音在# 128266;& # 128266;

当#科学很有趣,把冰下90米深钻孔的南极# & # 127462;& # 127478;# & # 10052;冰川& # 65039;。当它触底时,会让人很满意。

快乐的驼峰。pic.twitter.com/dQtLPWQi7T

本;2018年2月28日,彼得·内夫(Peter Neff)

在过去的南极洲探险中,他分享了更多的照片和视频,有时是在从一个偏远的营地返回互联网连接的研究站后的几个小时内。

能够从南极洲分享一些关于南极洲的事情是一件很棒的事情。内夫说。“这是我们地球科学家与人们分享他们帮助支持的工作的一种方式。”

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该项目由罗切斯特大学的Petrenko和澳大利亚联邦科学与工业研究组织的David Etheridge领导。在旧金山会议上提交的成果的其他合作者包括斯克里普斯海洋研究所、澳大利亚核科学技术组织、澳大利亚南极部和俄勒冈州立大学。这项研究是由美国国家科学基金会和澳大利亚南极部资助的。

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