以色列的内盖夫沙漠下发现的天然水库令科学家兴致勃勃

2019.8.5 发布在 科学脑洞 栏目

以色列的内盖夫沙漠下发现的天然水库令科学家兴致勃勃 科学脑洞-第1张

以色列国土面积一半的内盖夫沙漠是地球上最干燥的地方之一,但在沙漠地下深处的砂岩中有一座天然水库,数十万年未受外界环境的侵扰。

研究人员知道那里的水非常“古老”,因为无法通过最近的降雨来补充。那里的降水几乎不够润湿地面,最多向下渗透几英寸。

因此,含水层只能是该地区古代历史的产物,它是当地几千年来环境曾剧烈变化过的明显证据。

但水来自哪里?含水层是努比亚砂岩含水层系统的一部分,其中大部分位于撒哈拉沙漠东部。各处含水层全都连通吗?内盖夫沙漠下面有多少水?

为了找到答案,内盖夫本古里安大学的团队转向了美国阿贡国家实验室开发的一种不寻常的新技术:气态元素氪的稀有放射性同位素分析法。

他们设法将地下水的起源向上追溯到两起事件——一个在38000年前,另一个在36万年前。

从沙漠中的20多口井中采集水样,研究人员将样品中的氪气分离出来。然后使用被称为Atom Trap Trace Analysis的技术——它可以从氪气中检出罕见的放射性同位素Kr-81,并将其时间范围初步限制到约40000到150万年之间。此外,他们还寻找氘,这是一种可以在蒸发过程产生的“重”氢同位素。

阿贡国家实验室的物理学家Jake Zappala说:“我们正在寻找氘,它是衡量重氢与常规氢气比例差异的指标。根据水的来源和天气状况,这个数字对于不同的水体会有所不同,它们很重要。”

换句话说,尽管氘很少见,但水样中的氘量根据其产生的位置和方式而有所不同。因此,它可以用作水样的一种位置标记。

结果显示历史上有两次主要的水流入,它们似乎与较凉爽的气候时期相吻合。最近的一次——从大约38000年前开始——由与末次盛冰期相关的地中海气旋提供。

更早那起,大约在36万年前,当时全球气温比现在更冷,降水来自大西洋的热带羽流。

“据我们所知,这是第一次直接用地下水当作长时间尺度的气候档案。”Zappala说,“使用放射氪测年技术,我们可以从降水中的重—轻水比例中直接抽离出关于天气模式的信息。因此,我们在时间和区域天气模式之间找到了直接的关联。”

这一发现表明,内盖夫沙漠下的含水层与全新世季风沉积的撒哈拉沙漠下的化石水不同。但它催生了新的研究方式,我们可以利用古代水拼凑出过去的气候信息。

反过来,这可以帮助我们模拟当前和未来的气候行为——无疑是科学领域中非常重要的部分。

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