納木錯湖底巖芯可以解鎖什么

今年7月，我國科學(xué)家首次在青藏高原海拔超過4700米的納木錯深水區(qū)，于93.3米深處開始鉆探，并成功采集到了長度總計為951.12米的湖底巖芯，這是第二次青藏科考2024年重大標(biāo)志性科考活動之一，也是迄今為止國際大陸科學(xué)鉆探計劃（ICDP）中海拔最高的鉆探項目，更是全球古氣候研究領(lǐng)域的重大突破，將助力人類通過珍貴的“巖芯膠囊”還原古氣候變遷的歷史，為應(yīng)對未來氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。

為何在納木錯鉆取湖“芯”

青藏高原作為世界屋脊、亞洲水塔和地球第三極，既是我國重要的生態(tài)安全屏障和戰(zhàn)略資源儲備基地，也是全球氣候變化的驅(qū)動器和地球系統(tǒng)科學(xué)研究的天然實驗室。它吸引著全球地球科學(xué)、生命科學(xué)及環(huán)境科學(xué)等多領(lǐng)域的科學(xué)家前來探索。青藏高原的古環(huán)境古氣候研究尤為關(guān)鍵，它是全球古氣候研究的重要一環(huán)，與南北極、深海及中國黃土的古氣候研究共同構(gòu)成了地球系統(tǒng)科學(xué)研究的國際前沿與熱點。

20世紀(jì)60年代以來，全球古氣候研究以南極冰芯、格陵蘭冰芯、深海沉積物及中國黃土堆積為核心介質(zhì)，取得了顯著進(jìn)展，極大地推動了地球科學(xué)的發(fā)展。這些研究將地球氣候變化的歷史追溯至千萬年前，還揭示了氣候系統(tǒng)演化的周期性及其背后的控制因素，特別是太陽輻射量對軌道尺度氣候變化的影響，有效銜接了構(gòu)造尺度上地貌格局演化與軌道尺度氣候變化的聯(lián)系。這些成果不僅深化了人類對地球自然變遷的理解，更為應(yīng)對當(dāng)前及未來氣候變化提供了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。

青藏高原的隆升，作為地球演化史上的重大事件，對亞洲乃至全球氣候與生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，尤其是促進(jìn)了亞洲季風(fēng)系統(tǒng)的形成。因此，探索古季風(fēng)在不同時間尺度上的演化規(guī)律，以及西風(fēng)環(huán)流與季風(fēng)間的相互作用機制，成為了古氣候研究領(lǐng)域的熱點。青藏高原大量內(nèi)陸湖泊是開展此研究的天然地質(zhì)檔案，其沉積物中蘊藏著豐富的古氣候信息，提供了開展高分辨率連續(xù)古氣候研究的絕佳材料。相較于海洋鉆探，湖泊鉆探雖在規(guī)模與時間尺度上有所局限，但其分布廣泛、覆蓋多樣的氣候區(qū)域，使得在研究全球氣候變化時空差異方面具有獨特優(yōu)勢。在眾多湖泊中，納木錯以其獨特的地理位置、廣闊的面積和深邃的水體脫穎而出，成為青藏高原內(nèi)陸湖泊研究的典范。

鉆取過程

自2005年中國科學(xué)院青藏高原研究所在納木錯設(shè)立觀測站以來，該區(qū)域已成為國家級高寒湖泊研究基地。2014年，納木錯ICDP項目應(yīng)運而生，聚焦于挖掘其深水區(qū)厚達(dá)700余米的沉積物，旨在揭示百萬年古氣候信息，項目迅速成為世界級鉆探焦點。歷經(jīng)數(shù)年籌備與國際合作，項目于2020年啟動。面對國際局勢變化挑戰(zhàn)，項目組堅持自主創(chuàng)新路線，從鉆探平臺、拖船到巖芯采樣管，再到施工隊伍，全部以國產(chǎn)制造和國內(nèi)組織為主，確保了項目的順利推進(jìn)。

2024年5月，項目進(jìn)入實施階段。經(jīng)過緊張籌備，鉆探平臺下水，科考營地建立，70余名隊員投入作業(yè)。經(jīng)過42天的連續(xù)奮戰(zhàn)，項目團(tuán)隊成功鉆探至510.2米深，總進(jìn)尺達(dá)1413米，巖芯總長951.12米，創(chuàng)造了我國湖泊鉆探深度與巖芯長度的雙項新紀(jì)錄，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。過程中，團(tuán)隊克服了設(shè)備調(diào)試、程序磨合、特殊地層處理等難題，同時應(yīng)對高海拔、惡劣天氣等自然挑戰(zhàn)，展現(xiàn)了中外科學(xué)家團(tuán)結(jié)協(xié)作和勇于探索的精神。

此次科考成功得益于ICDP推動，匯聚中國、德國、瑞士、英國、美國等多國科學(xué)家，以中國力量為主，特別是科考中使用的水上鉆探平臺和技術(shù)人員主要來自中國，采集的巖芯在國內(nèi)進(jìn)行初步研究并永久保存。ICDP自成立以來，已在全球貝加爾湖、馬拉維湖、死海等湖進(jìn)行了鉆探，推動了地球科學(xué)領(lǐng)域的國際合作。中國作為ICDP創(chuàng)始國之一，已成功開展多個鉆探項目。如松遼盆地的“松科二井”，以7018米深度成為全球首例鉆穿白堊系的科學(xué)鉆井，彰顯我國在該領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。此次納木錯湖芯采集項目的實施，不僅有助于我國贏得更多的科學(xué)話語權(quán)和影響力，更為解開青藏高原及全球古氣候變遷之謎提供關(guān)鍵線索。

重大科學(xué)意義

納木錯近千米湖芯的成功獲取，標(biāo)志著歷時十年之久的納木錯ICDP鉆探項目完成了關(guān)鍵性一步，不僅有利于提升我國科學(xué)家牽頭的國際團(tuán)隊在國際湖泊鉆探領(lǐng)域的影響，也是青藏高原古氣候研究領(lǐng)域的一個里程碑式的進(jìn)展，對青藏高原地球科學(xué)研究具有深遠(yuǎn)影響。

該湖芯的鉆探深度達(dá)510.2米，結(jié)合沉積物地震剖面測量與既有研究，其記錄可追溯至60萬年前甚至更早，從而將青藏高原湖泊的連續(xù)沉積序列研究從十萬年尺度提升至百萬年尺度。從大尺度空間視角審視，貝加爾湖至孟加拉灣、土耳其凡湖至中國南海及印度尼西亞托武蒂湖，均已有科學(xué)鉆探記錄。納木錯，坐落于青藏高原中部，恰為南北鉆探路徑的交匯區(qū)，是科學(xué)鉆探的空白區(qū)。納木錯ICDP鉆探項目成功填補了這一空白，為全球古氣候研究貢獻(xiàn)了來自青藏高原核心地帶的新證據(jù)，彰顯了其獨特的科學(xué)價值。

通過納木錯湖芯，科學(xué)家可深入研究該地區(qū)的氣候變化機制、印度季風(fēng)與西風(fēng)環(huán)流相互作用、冰期—間冰期旋回及其轉(zhuǎn)換特征，以及水生生物對環(huán)境變化的響應(yīng)與適應(yīng)，乃至本地物種的演化。此外，與南北極、北大西洋等典型地區(qū)的古氣候序列對比，將揭示第三極地區(qū)與其他地區(qū)氣候變化的異同及相互影響機制，為理解青藏高原在地球環(huán)境演化中的角色提供重要依據(jù)，推動古氣候研究的深入發(fā)展。

未來展望

納木錯ICDP項目組將繼續(xù)沿著既定的研究方案，開展聯(lián)合攻關(guān)，解決湖泊沉積物百萬年時間尺度上的年代確定難題，建立該巖芯的精確年代框架，從而建立該區(qū)域的“標(biāo)準(zhǔn)”年代標(biāo)尺，為開展全方位環(huán)境變化及全球?qū)Ρ妊芯看蛳聢詫嵉幕A(chǔ)。

科學(xué)研究主要通過湖芯的多指標(biāo)綜合分析開展，包括建立反映氣候環(huán)境變化多方面特征的連續(xù)序列，如冷暖干濕變化、冰期—間冰期特征及氣候狀況的年均溫和年降水定量重建等。古氣候數(shù)值模擬是開展大尺度氣候變化研究的有效工具，能夠獲取全球尺度網(wǎng)格化的氣候參數(shù)，是連接過去、現(xiàn)在和未來氣候變化的重要科學(xué)手段。古氣候模式的精確表達(dá)和計算離不開地質(zhì)記錄數(shù)據(jù)的校驗，納木錯千米湖芯代用指標(biāo)曲線填補了該區(qū)域的地質(zhì)記錄空白，有望為氣候模式提供精確的驗證數(shù)據(jù)，從而為全球古氣候研究提供來自青藏高原這一關(guān)鍵區(qū)域的證據(jù)，為地球系統(tǒng)科學(xué)研究作出重要的科學(xué)貢獻(xiàn)。（作者系中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員）