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近期刊登於《科學》（Science）期刊的一篇新研究表明，格陵蘭島的大部分地區在約41萬6000年前都是無冰的苔原地貌，且上頭可能存在著樹木與漫步的猛瑪象（Mammuthus）。雖然過往有許多學者認為在過去250萬年間，格陵蘭島上都持續存在的冰蓋，但其實地球曾在42萬4000年～37萬4000年前暖化，造成冰蓋融化。儘管當時大氣中的二氧化碳含量（280 ppm）遠低於現在的濃度（420 ppm），但仍導致格陵蘭島上的冰蓋急遽融化，更使得當時的海平面上升至少1.5公尺。
 
美軍曾於冷戰時期在格陵蘭島西北部鑽鑿了約1390公尺深的冰層，取出一根長約3.7公尺且混合了泥土與岩石的冰芯。這根冰芯深藏數十年後於2017年被重新發現，當時的研究團隊發現裡頭不只有沉積物，甚至還有樹葉、苔癬等無冰景觀中常見的殘餘物。這些證據顯示格陵蘭島上的冰蓋在過去110萬年裡至少融化過一次，但還無法確切知道冰蓋是在何時消失。本次由美國佛蒙特大學（University of Vermont）、猶他州立大學（Utah State University）及其他14個研究機構組成的團隊，使用此冰芯沉積物進行研究，以冷光、同位素技術找出格陵蘭島的無冰期、冰蓋存在時期等證據。
 
螢光定年法（luminescence dating）是在地質學上常用來測定地層年齡的方式。自然界的沉積物中常含有石英、長石等天然礦物，這些天然礦物暴露於地表時，會接收到環境中的太陽光、游離輻射，進而將能量儲存於晶體中。因此只要檢測埋藏於黑暗地底或冰下的天然礦物晶體內累積了多少自由電子，就可以推估它們最後一次暴露於地表的時間點。過去一直認為，格陵蘭島上的冰蓋在250萬年前形成，且持續穩定地存在於該處直到今天。研究團隊利用螢光定年法在這次研究中量測了冰芯沉積物內的螢光訊號。團隊從冰芯沉積物中取出部分晶體樣本，並將它放在專門的暗室中、暴露於藍綠光或紅外光下，使累積於晶體的自由電子受到光激發後釋放。後續再透過一些工具及多次的反覆測試，使這些被釋放的電子數量形成了一種時鐘，可以精確地顯示此沉積物最後一次暴露在陽光下的時間。
 
除了使用螢光定年外，團隊也研究了冰芯中的石英同位素。當暴露於地表上的岩石、礦物被外界的地表被宇宙中的輻射擊中時，存在於石英內部的鈹（beryllium）、鋁（aluminum）元素的同位素就會累積於晶體內。藉由觀察鈹、鋁和它們的同位素比例，科學家就可以了解地表岩石暴露在冰層之外與埋藏在冰層下的時間。
 
藉由這次的發現，科學家確認了格陵蘭島冰蓋的大部分融化時間比110萬年前要晚得多，且地球曾在42萬4000年～37萬4000年前一度變暖（此時期稱為深海氧同位素第11階段，Marine Isotope Stage 11），在無冰環境中流動的水帶來了冰蓋下方的沉積物，而當時的氣候變化也使得全球海平面上升至少1.5公尺。這項研究結果不僅推翻了先前學者認為的觀點，更顯示格陵蘭島上的冰蓋可能對於現今人為造成的氣候變遷更為敏感，且在未來幾個世紀內很可能經歷難以復原的快速消融。

（Photo by Tina Rolf on Unsplash）

新聞來源
1. University of Vermont. (July 21 2023). Greenland melted recently: High risk of sea level rise today. ScienceDaily. https://reurl.cc/VLgRnn
2. Christ A. J., et al. (2023). Deglaciation of northwestern Greenland during Marine Isotope Stage 11. Science, 381 (6655): 330.