晚新近纪西南极冰盖向近现代构型的扩张：来自阿蒙森海地球化学记录的证据

本研究通过分析IODP U1532站位的沉积物地球化学记录，揭示了西南极冰盖(WAIS)从新近纪温暖期的小规模状态向更新世近现代构型转变的关键过程。研究人员运用Nd-Pb同位素示踪技术，首次发现阿蒙森海区域冰盖在Plio-Pleistocene过渡期(约3.3-2.75 Ma)经历重大扩张，且更新世期间对气候强迫表现出相对稳定的响应特征。该成果为理解当前WAIS快速消融的历史背景提供了重要地质参照，对预测未来冰盖稳定性具有重要科学意义。论文发表于《Nature Communications》。

　　

南极冰盖的未来命运一直是全球气候变化研究的核心议题。作为全球海平面上升的最大潜在贡献者，西南极冰盖(WAIS)因其基底低于海平面的特殊地质构型，对海洋温度和环流变化异常敏感。近年来，阿蒙森海扇区观测到全球最快的冰量损失，仅该区域就贡献了南极冰盖总质量损失的32%。然而，现有冰盖模型对未来WAIS崩溃时间的预测存在巨大差异，从数十年到数百年不等。这种不确定性主要源于缺乏地质历史时期冰盖行为的确凿证据，特别是来自当前消融最剧烈区域的直接记录。

国家极地与海洋研究中心(NCPOR)的研究团队联合德国GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心的科学家，通过对国际大洋发现计划(IODP)379航次在阿蒙森海获取的U1532钻孔沉积物进行系统分析，首次重建了该区域晚新近纪至更新世的冰盖演化历史。研究发现刊登在《Nature Communications》的这项成果，为理解冰盖对气候变化的响应机制提供了关键地质约束。

研究团队主要运用了三项关键技术：1) 对3961米水深处获取的沉积岩心进行高分辨率Nd(¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd，表示为ε_Nd)和Pb同位素(208Pb/204Pb和208Pb/207Pb)分析，建立140个样品的同位素剖面；2) 结合X射线荧光(XRF)扫描获得的元素比值进行主成分分析(PCA)，提取沉积物来源信息；3) 通过贝叶斯集成算法(BEAST)和小波分析，识别气候转型期的突变点和周期性特征。所有样品处理均在严格去污染条件下完成，同位素测量精度达到0.12-0.27 ε_Nd单位(2σ)。

研究结果部分包含以下重要发现：

晚新近纪西南极冰盖生长
沉积物ε_Nd值显示从新近纪的-7±1显著偏转为更新世的-3±1，结合Pb同位素数据证实了沉积物来源的根本转变。这一变化对应着冰盖侵蚀范围向内陆扩展，标志着WAIS从新近纪较小规模向更新世近现代构型的转变。地震资料显示的冰退楔形体进一步支持了4.2-3.2 Ma期间冰盖边缘显著后退的结论。

更新世冰盖动态
与Plio-Pleistocene过渡期形成鲜明对比的是，更新世沉积物ε_Nd值(-3±1)在多个冰期-间冰期旋回中保持相对稳定。这种"静默响应"表明即使在最强烈的间冰期(如MIS5e)，冰盖也未退缩至Ellsworth-Whitmore山脉(ε_Nd~-8)等内陆地质单元，暗示WAIS在更新世保持了相对稳定的构型。

Plio-Pleistocene过渡期的驱动因素
转型期(3.3-2.75 Ma)与大气CO₂浓度从~400 ppm降至280 ppm、南大洋降温2.5°C等事件同步。值得注意的是，更新世期间即使CO₂浓度在180-280 ppm间波动，全球温度变化达14°C范围，也未能引发类似新近纪的冰盖大规模重组。

讨论部分强调，这项研究首次从阿蒙森海直接沉积记录中获得了WAIS演化的关键证据。发现表明：1) WAIS在Plio-Pleistocene过渡期经历了不可逆的构型转变，其稳定性阈值可能对应于特定的大气-海洋边界条件；2) 更新世冰盖对气候强迫的相对稳定响应，与当前观测到的快速消融形成鲜明对比，暗示现代变化可能超出自然变率范围；3) 冰盖模型需要整合这一地质约束，以提高对未来WAIS行为的预测能力。这些认识对评估南极冰盖对当前变暖的响应模式及其对海平面上升的潜在贡献具有重要科学价值。