APP 在探索地球氣候變化的征程中，科學(xué)鉆探猶如一臺(tái)時(shí)光機(jī)，帶領(lǐng)我們穿越不同的時(shí)間尺度，深入挖掘氣候與地質(zhì)構(gòu)造的奧秘，為破解氣候變化密碼提供了珍貴的線索。
20世紀(jì)地球科學(xué)的一項(xiàng)重大突破，便是認(rèn)識到人類活動(dòng)對地球表層系統(tǒng)和全球氣候產(chǎn)生了直接且深遠(yuǎn)的影響。近百年來，全球平均氣溫顯著升高約 1℃，兩極冰川持續(xù)消融，冰量銳減，海平面不斷上升。整個(gè)地球氣候系統(tǒng)呈現(xiàn)出加速變化的態(tài)勢，而這背后極有可能是人類過度排放溫室氣體所引發(fā)的“溫室效應(yīng)”。然而，人類活動(dòng)究竟在多大程度上改變了氣候？未來氣候變化的極限狀況又將如何？這些關(guān)鍵問題迫切需要科學(xué)的解答。
松科二井，2014年4月13日開鉆，歷時(shí)4年多時(shí)間，完鉆井深7018米，成為亞洲國家實(shí)施的最深大陸科學(xué)鉆井和國際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃(ICDP)成立22年來實(shí)施的最深鉆井?！八煽贫蓖鹑缫蛔鶜夂蜓芯康膶殠欤瑸槲覀兲峁┝藰O為關(guān)鍵的“史料”。其獲取的巖心源自白堊紀(jì)，這根長達(dá) 4134.81 米、完整度高達(dá) 96.61%且?guī)缀鹾翢o損失的巖心，仿若一條徑直通往白堊紀(jì)的“時(shí)光隧道”。地質(zhì)學(xué)家們借助對這根巖心的深入研究發(fā)現(xiàn)，在白堊紀(jì)時(shí)期（距今約 1.45 億年至 6600 萬年），地球大氣中的二氧化碳濃度超過 0.1%，足足是現(xiàn)今濃度的兩倍有余，當(dāng)時(shí)的氣溫也比現(xiàn)在高出 5 至 10℃。此外，白堊紀(jì)大氣中二氧化碳濃度的波動(dòng)與氣候的冷暖變化緊密相連。這些研究成果對于當(dāng)代氣候研究具有不可估量的重要意義，它們?yōu)槲覀兝斫獾厍驓夂蛳到y(tǒng)的運(yùn)作機(jī)制提供了遠(yuǎn)古時(shí)期的參照系，讓我們得以窺探在不同氣候條件下地球的狀態(tài)，進(jìn)而為預(yù)測未來氣候變化提供了新的思路和依據(jù)。
盡管“松科二井”的成果斐然，但地球的氣候變化歷史源遠(yuǎn)流長，僅僅依靠白堊紀(jì)的巖心記錄遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以全面揭示其規(guī)律。探尋更為完整、精確的氣候變化規(guī)律，迫切需要更大時(shí)間尺度的“史料”，這就使得科學(xué)鉆探獲取更多不同地質(zhì)時(shí)期的巖心顯得尤為重要。
目前的研究清晰地表明，新生代（6400 萬年前至今）全球氣候經(jīng)歷了最為顯著的變化，即從“溫室地球”逐漸演變?yōu)椤氨业厍颉?。然而，由于長期缺乏對大陸環(huán)境長時(shí)間尺度的連續(xù)記錄，我們對新生代全球氣候變化的特征及動(dòng)力學(xué)機(jī)制的理解始終存在著較大的局限性。為了填補(bǔ)這一空白，我國毅然實(shí)施了渭河盆地國際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃項(xiàng)目。渭河盆地地理位置獨(dú)特，處于黃土高原與秦嶺造山帶之間，對東亞季風(fēng)氣候變化極為敏感，并且幸運(yùn)地保存了超過 7500 米的巨厚細(xì)粒河湖相沉積，無疑是開展科學(xué)鉆探的理想之地。該鉆探計(jì)劃分階段推進(jìn)，第一階段著重獲取上部 3000 米的沉積地層，而第二階段則致力于獲取盆地 7500 米完整的沉積記錄。通過這一計(jì)劃，有望深入揭示新生代季風(fēng)的發(fā)生過程及其與青藏高原—秦嶺隆升之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為全面探尋氣候變化規(guī)律提供更為豐富、詳實(shí)的依據(jù)，極大地推動(dòng)地球科學(xué)在氣候變化研究領(lǐng)域的發(fā)展，助力我們更精準(zhǔn)地把握地球氣候的演變脈絡(luò)。
除了巖心，冰芯也是研究氣候環(huán)境演變的一把利器。在地球的兩極以及部分高海拔地區(qū)，被厚厚的冰層所覆蓋。通過精心設(shè)計(jì)的鉆探工程獲取冰芯，科學(xué)家們能夠從中獲取近百萬年來關(guān)于氣溫、降水、大氣化學(xué)等氣候環(huán)境各要素的變化信息，從而深入探究氣候影響環(huán)境變化的驅(qū)動(dòng)因子，諸如大氣溫室氣體含量的波動(dòng)、太陽活動(dòng)的強(qiáng)弱變化、火山活動(dòng)的頻率與規(guī)模等。近年來，世界各地在南北極地區(qū)積極開展了大量相關(guān)的鉆探工程。其中，歐盟在南極冰穹 C 完成的深度達(dá) 3270 米的鉆探項(xiàng)目尤為引人注目，其獲取的冰芯完整記錄了過去 80 萬年的連續(xù)氣候環(huán)境變化信息，確鑿地證明了南極洲曾出現(xiàn)以十萬年為周期的冷暖交替現(xiàn)象。這一成果不僅加深了我們對南極這片神秘大陸的認(rèn)識，更讓我們對全球氣候變化的周期性和復(fù)雜性有了更為深刻的理解，為構(gòu)建更為精確的氣候模型提供了極為寶貴的數(shù)據(jù)支持。
科學(xué)鉆探作為探索氣候變化的重要手段，無論是巖心還是冰芯的研究，都在不斷拓展我們對地球氣候系統(tǒng)的認(rèn)知邊界。從白堊紀(jì)的高溫高二氧化碳濃度環(huán)境，到新生代的氣候轉(zhuǎn)型，再到近百萬年的冰芯記錄所揭示的氣候波動(dòng)，每一項(xiàng)成果都如同拼圖的碎片，逐漸拼湊出地球氣候變化的完整畫卷。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與鉆探工程的持續(xù)深入，我們有理由相信，在未來，科學(xué)鉆探將為我們解開更多氣候變化的謎團(tuán)，為人類應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)提供更為堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)，引領(lǐng)我們走向與地球和諧共生的可持續(xù)發(fā)展之路。
