■一個在南極米勒山脈的藍冰區域。 網上圖片上次跟各位分享了理解氣候系統的重要性，也介紹了科學家們如何利用藏於南極冰層中的氣泡，來決定數千數萬年前海水的溫度。不過南極冰塊的用處並不止於此：今天就再和大家討論一下，科學家們如何從南極冰塊之中一窺冰河時期的二氧化碳含量和當時溫度變化的關係。
間冰期周期改變 出現間隔變愈長
各位可能已聽說過，在過去的大約二百六十萬年，地球一直在經歷周期性的冰河時期：冰河時期的氣候寒冷，陸地受冰塊覆蓋的面積大增，早期的人類甚至可以因此徒步走過當時結冰的白令海峽，來往於亞洲跟北美洲之間。
不過，過去的地球並不是一直只處於寒冷之中：每次的冰河時期完結後，都會出現一段天氣暖和的間冰期，可能跟現在差不多。過去二百六十萬年的地球，就處於冰河時期與間冰期的交替之中。
但是這樣的交替在顯示出規律之餘，卻又有讓人不解的地方。大約在一百萬年以前（地質年代更新世Pleistocene的中期），溫暖的間冰期每四萬年左右就會出現一次；然而一百萬年前開始，平均來說，間冰期要十萬年才會出現一次，比之前的周期長了兩三倍。為什麼會這樣呢？
每四萬年就有一個間冰期的規律，要解釋起來相對容易。地球本身自轉的地軸傾斜造成了四季，而這條地軸傾斜的角度並不固定，而是有規律地在增加和減少：這樣就會影響陽光照到地面的角度，繼而導致夏天變冷或變熱。
當夏天固定地變得寒冷，地球就自然進入冰河時期。這個地軸傾斜角度改變的循環，其周期就大概是4萬年。
那麼從一百萬年前開始，大約十萬年才出現一次間冰期的現象，又應該如何解釋呢？這個現象我們還未能完全理解，不過大氣層中二氧化碳含量的下降，是個很流行的建議：現在應該眾所周知，二氧化碳是一種很有效的溫室氣體，能夠為地球保暖。大氣中的二氧化碳減少，令得地球的熱量較快流失，自然延長了每次冰河時期的時間。但是這個猜想可以科學地驗證嗎？
藍冰區域挖冰層 數據未能解疑問
跟上次與各位介紹的一樣，要研究許久以前的氣候，我們就要動動腦筋，最好可以準確地推斷出與當時氣候有關的數據。南極冰塊裡的氣泡，再次成為了重要的資源：我們可以從中找出過去不同時期的二氧化碳含量；要找愈久遠的大氣樣本，理論上來說我們只需挖出愈深的冰層就可以了。
不過，要挖出足夠深度的冰塊，可能一點都不容易：以前我們得到的冰塊，最久遠只來自大概八十萬年前。普林斯頓大學的地球科學家Yuzhen Yan與他的研究夥伴，就利用到一些名為藍冰（blue ice）區域的特色：這些地區的冰塊在流動的時候遇到山勢的障礙，令本來深藏地下的冰層容易移近地面，再加上表面的冰塊因為強風的吹動而更快地變成水蒸氣，因此Yan只需在這些地區鑽進地下147米和191米就已得到二百七十萬年前的冰層了。
Yan他們發現，大氣中的二氧化碳含量，在一百萬年前後並沒有顯著的改變，因此間冰期規律的變化，應該跟二氧化碳沒有很直接的關係。
Yan固然為我們找到了很有用的數據，不過科學家們可能要繼續努力，理解間冰期的規律啦。■張文彥 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。