科學家利用宇宙粒子重建北極海冰長達 30,000 年的歷史

一項突破性的研究於 2025 年 11 月 6 日發表在《Science》期刊上，成功重建了北極海冰在過去 30,000 年間的動態變化。這個時間跨度遠遠超越了衛星觀測的紀錄——衛星觀測始於 1979 年，至今已記錄到夏季海冰範圍驚人地減少了超過 42%。

這項跨學科計畫由華盛頓大學海洋學副教授弗蘭基·帕維亞 (Frankie Pavia) 領導。他此前曾在加州理工學院 (Caltech) 工作。帕維亞於 2024 年初遷至西雅圖，得以建立自己的實驗室並主導這項研究。該研究已被譽為「近十年來最精巧的氣候重建工作之一」。

科學團隊仔細分析了海底沉積物，特別關注一種稀有同位素：氦-3。氦-3 是恆星爆炸的產物，構成了持續不斷降落到地球上的宇宙塵埃的一部分。

事實證明，利用這種機制來判斷海冰覆蓋情況出奇地精確：

• 當北極被厚實的多年海冰覆蓋時，冰層會阻擋外來塵埃沉降；

對從北極三個關鍵區域提取的岩心進行分析後發現：在大約 20,000 年前的末次盛冰期，宇宙塵埃的沉積幾乎完全停止。這項發現強烈表明，當時北冰洋的中心區域完全被厚實、穩定的多年海冰所覆蓋。

生物學佐證：有孔蟲作為見證者

科學家們進一步透過分析有孔蟲的外殼來佐證他們的數據。有孔蟲是一種微小的生物，其礦物結構會完整地保存在沉積物中。

研究結果揭示了明確的關聯性：

• 在海冰最少的時期，有孔蟲顯示出最大的氮消耗量，

這項結論對於理解未來至關重要：21 世紀北極海冰的持續減少可能會導致海洋生物生產力發生劇烈變化，進而影響整個食物鏈——從微小的藻類到大型海洋哺乳動物。

過去的北極：未來的鏡像

這項涵蓋 30,000 年的重建工作顯示，北極系統比先前認為的更具變動性。目前獲得的數據正被用於完善氣候模型，這些模型預測北極的夏季海冰將在本世紀中葉完全消失。這項研究的核心結論是：現代變暖和海冰消融的速度，已經遠遠超出了過去三萬年來所觀察到的自然波動範圍。

沉積在海底的宇宙塵埃提醒了世界：即使是冰雪，也銘記著星辰的記憶。