冰芯被称为“无字的环境密码档案库”。近日，我国科研人员利用自主设计的冰芯热钻系统和湖芯重力钻系统，首次获得喀喇昆仑山脉境外的深冰芯和湖芯样本。这些冰芯和湖芯样本可用于重建泛第三极地区的气候环境变化历史。

　　那么，冰芯和湖芯到底如何生成的？它们有哪些记录环境变化的指标？冰芯和湖芯测定出的数据，有什么现实意义？就以上问题，科技日报记者采访了相关专家。

　　气候环境的无字“档案库”

　　实际上，所谓的冰芯就是用钻探设备在冰川内部打出来的圆柱状冰体。在高原高寒处，降雪一年年堆积，而这些雪在一定的海拔高度或极地地区基本不会消融，会逐渐形成冰川。在长达几千年甚至百万年的日积月累中，降雪层层累积，年复一年，从底部往上就会逐渐形成不同的冰层，这些冰层从底部向上年代越来越新。

　　研究人员告诉记者，一般而言，冬季气温较低，形成的雪粒特点是细而紧密；而夏季气温偏高，形成的雪粒呈现粗而疏松的状态。因此，冬夏季积雪形成的冰层之间会出现明显的层理结构差异。

　　由此，研究人员从冰川中取出的这根“冰棍”，承载着几千甚至百万年气候环境变化留下的“史料”。它不仅记录着过去气候环境自然变化的信息，还记录着过去人类活动对于气候环境的影响。“冰芯里的冰形成于哪一年的降雪，就记录了哪一年的环境信息，因此研究冰芯就像读历史书一样，从底部到顶部，从老到新，我们可以把整个气候环境变化的历史恢复出来。”中国科学院青藏高原研究所研究员徐柏青告诉科技日报记者。

　　与冰芯类似的是，湖芯也是研究人员钻取而出的圆柱体，不同的是，湖芯来自湖泊沉积物，是从气体或水体中自然沉降到湖底并堆积起来的物质，各个年代的沉积物一层层累积，其中的一些化学或生物指标可以反映当时的沉积环境和气候条件。“与大尺度的环境变化记录者冰芯相比，湖芯是区域气候环境变迁以及人类活动历史等的忠实记录者。”徐柏青说。

　　钻取和保存方式各不相同

　　钻取冰芯并不是一件容易的事情。在冰川中获取冰芯，需要用一套特殊的钻探系统，比如机械钻或热钻。在钻取之前，科考队一般会对目标冰川进行考察，包括地质地貌、冰层厚度、冰下地形等。在冰川的中部或下部钻取冰芯可能会碰到消融区或流动的冰川，受到的干扰因素较多。“一般都在冰川的顶部、地势比较平坦的地方进行钻探，这样可以保证冰层信息的完整性以及连续性。”徐柏青说。

　　此外，研究人员还介绍，为了保证打上来的冰芯不会融化，所以冰芯都要在夜里打。根据实际的地形条件，科研人员还要选择不同的钻，例如热钻靠热环往下融，便于打深，但要通电，陡峭的冰川没法带发电机上去；而冷钻又分为机械钻和重锤钻等，使用的时候要根据冰层的硬度和厚度等因素进行选取。

　　钻取湖芯的过程则更加考验经验和耐心。科考队员们将取样管触到湖底后，通过重力作用使沉积物样本进入管中，再将取样管提起。如果取样器触到沉积物表面时角度出现偏差，那取得的沉积物就不能真实反映年代气候。同时，取样量也要恰到好处，如果取样管下沉过浅，就可能取不到样本，如果下沉过深，取样管中的样本就可能被严重挤压导致变形。

　　冰芯和湖芯被钻探出来后，为保证顺序和层次不乱，需要进行编号，标示出每一段冰芯和湖芯的上下顺序；为防止污染，还要进行严格的封装。

　　对于冰芯和湖芯保存，两者也存在较大差别。“冰芯必须在冷冻环境下进行保存，冷库的温度一般为零下25℃；但是湖芯是不能冷冻的，湖芯一旦冷冻，它的结构就会发生变化，一般会把钻取的湖芯放在4℃—7℃的环境下保存。”徐柏青说。