石笋藏着气候哪些秘密
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石笋学名钟乳石，是在漫长的地质历史中由相对纯净的碳酸钙形成的。
它们生长在地面、地下，甚至深海洞穴中。它们看起来像是从平地上长出来的竹笋，其实是从上面滴下富含碳酸钙的水，从下面“沉淀”出来的。
这种石笋在中国北方和南方的许多大型洞穴中都有发现，如北京附近的周口店和房山的云水洞，在南方的洞穴中更为常见。
自从20世纪50年代国内外地球科学家证实碳酸盐矿物中所含的氧同位素组成可以代表过去的气候变化以来，石笋就引起了特别的关注。
1991年，一位名叫法布里齐奥·安东尼奥(Fabbrizio Antonio)的科学家研究了古气候和地质之间的关系，他在意大利西海岸一个名叫阿根塔·洛拉的小岛附近潜水，这是他的爱好。
在水下约30米处，他意外发现了一个迷宫般的洞穴。当他看到洞穴底部升起的灰色石笋时，他立即意识到这些岩石已经暴露在大海中。
因为石笋只能由水滴中溶解的碳酸钙形成，水滴落在洞穴底部，所以不能在富含钙离子的海水中沉淀形成。
安东尼奥认为这些石笋可能会告诉人们过去海平面的变化，但当时他们并不在乎。
八年后，当他向国际岩石年代测定专家爱德华·巴德(Edward Bader)提到这个海底洞穴和其中的石笋时，巴德确信他能解开这些岩石的秘密，所以他们决定潜水收集标本。
水下“收集”不容易。他们设法砍下了一个30厘米高的石笋，并把它拖出了水面。
这个石笋曾经安静地生活在深海洞穴里。几千年来，它看着潮起潮落。现在终于运到了罗马的意大利替代能源研究所。
当两位科学家沿着中轴线切割石笋时，他们震惊了——竹笋中心的棕色岩石层与白色沉积层交织在一起。
毫无疑问，这块石笋见证了这个地区海洋的兴衰。
当海平面下降时，石笋暴露在新鲜的空气体中，含有钙质的水滴从洞顶落下，形成黄色的岩层。
当海平面上升时，石笋中的岩层被淹没，微小的海洋钙质生物寄生在岩石表面，形成白色沉积层。
这样，这个石笋完美地记录了海平面升降的变化。
两位科学家意识到，如果能够准确测量出白色沉积层和黄色岩层之间边界的形成时间，就有可能计算出海平面上升和下降的时间。
他们决定使用巴德改进的方法来确定黄色岩层的形成时间，这需要确定岩石中剩余的铀和钍的同位素比率。
原因是水中总有微量的可溶性铀。
当石笋形成时，水沉积的岩石也含有少量铀238。
这种铀同位素会逐渐衰变，先变成铀234，再变成钍230，这种物质极不溶，可以在岩石中长时间保留。
随着时间的推移，钍的含量增加。
岩石越老，钍230和铀238的比值越高。
通过用高精度质谱仪检测铀和钍的同位素，可以准确地确定岩石各部分的形成年代。
他们发现这块石笋是在206，000年前开始生长的。
通过测量白色沉积层和黄色岩层之间的边界，他们确定了海平面达到最高点和最低点的时期。
第一层白色沉积层开始形成于20.2万年前，1.2万年后停止生长。这个阶段是石笋被海水淹没的时期。
然后，海平面再次下降——又是一个冰河时代来临了。
大量的海水被冻结到地球的南北两极，这时，岩石从海里冒出来。
然后从14.5万年前开始，冰开始融化，海水上升，石笋再次被淹没，直到被科学家拖出水面。
安东尼奥和巴德认为，他们计算的年龄误差不会超过2000。
这比以前主要依靠珊瑚化石或带钙质贝壳的海洋微生物化石来测量海平面变化的方法要精确得多。这两种方法测得的结果误差在4000年左右。
此外，由于不同种类生物的“生命效应”不同，测量结果也有明显差异。
这个石笋，是在海底偶然发现的，经历了20万年的海水温度和气温的变化，目睹了海平面的升降，完美地记录了20万年的海平面变化，完全覆盖了地球的最后两个冰期。
许多世界著名的科学家认为，这是一个伟大的发现，石笋覆盖的时期对于人类了解地球的气候变化非常重要，而人类以前对此几乎一无所知。
法布里齐奥·安东尼奥和爱德华·巴德切割的石笋
塞尔维亚地球物理学家米兰科维奇在20世纪20年代发现，地球冰期的根本原因是地球轨道形状和旋转角度的自然变化，导致太阳向地球辐射的热量周期性变化。
当时的天文学家能够准确计算出地球轨道在过去数百万年中的变化，并预测地球何时会处于冰川或间冰期。
这一发现被称为“米兰科维奇循环”。
然而，这并不意味着米氏循环与地球气候的变化完全一致，因为地球气候会受到一系列其他因素的影响，其中最重要的是大气中的二氧化碳含量和冰层的反射。
即使有这么复杂的影响因素，也体现在石笋上。
14万年前石笋测得的冰期结束后，海平面上升的时间比米兰科维奇周期计算的要早几千年。
为了找出这种差异的原因，巴德和安东尼奥将石笋测得的海平面变化与南极冰层中储存的二氧化碳含量进行了精确的对比，发现海平面上升与当时大气中二氧化碳含量突然增加1/10000有关。
然而，当海平面在20.2万年前上升时，大气中的二氧化碳含量只增加了0.2/1万。
尽管石笋中记录的两次海平面上升都受到了米兰科维奇周期的影响，但由于二氧化碳的温室效应，最近一次海平面上升比天文学测量的要早。
然而，当时并没有人类的“工业革命”。到目前为止，二氧化碳含量增加的原因还没有可靠的解释。
一些科学家认为石笋年代测定对研究冰河时期的原因有很大的贡献。当讨论冰反射和二氧化碳含量对冰河时代的形成和结束是否重要时，这种精确的年代测定方法非常有用。找出它们之间的相关性可以帮助我们更好地理解二氧化碳排放可能带来的后果。
然而，在阿根塔洛拉发现的石笋不能完全解开这个秘密，因为它包含的时间不够长，不足以显示“米兰科维奇周期”的完整变化，而要显示完整的周期需要44万年。
这些令人兴奋的分析结果使许多科学家特别关注海底迷宫般的洞穴。他们希望经过精心准备，找到更古老的石笋，从而解读历史更悠久的“地球气候记录仪”。
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