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南極冰芯雖含有空氣,為何依然透明?

2026年09月14日 能源環境

封存著遠古空氣、作為解讀地球氣候變遷的「時間膠囊」,由日本國立極地研究所低溫室嚴格保管的珍貴樣本——冰芯(柱狀冰樣),時隔約20年在日本科學未來館(東京臺場)舉辦的「大南極展」上公開展出,展期至9月27日。同為南極的冰,其他地方展出的冰含有大量氣泡,外觀發白。然而,本次展出的冰芯中卻看不到氣泡。為科學研究分析而切取、缺了一半的部分透明度尤其高。

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這根時隔約20年公開展出的冰芯長50厘米,為1996年12月7日取得的冰芯樣本。標註顯示左側為上端,對應冰層深度2498.91米;右側為下端,對應冰層深度2499.41米(日本科學未來館)

冰芯為何是透明的?據老字號製冰廠商小野田商店(東京都北區)介紹,冰中一旦含有雜質或空氣,就會變白。為製作透明冰,該店會一邊攪拌水,一邊將雜質較多的部分替換為純水,通過間接方式冷卻60小時以上。小野田商店公關部的坂井涉表示不解:「冰芯明明是積雪堆積形成、含有空氣,可照片裡的冰看起來非常透明。」

混入空氣的冰不是應該呈白色嗎?對此,國立極地研究所介紹說,冰芯之所以看起來透明,是因為在冰芯中,空氣以籠形水合物(Clathrate Hydrate,水分子呈籠狀包裹空氣分子的固體結晶)這種透明晶體的形式存在於冰中。

本次展出的國立極地研究所館藏「富士冰穹冰芯」,鑽取自2499米深處,包含約34萬年前的資訊。它由南極大陸的積雪歷經數萬年時間壓實形成,儘管外觀透明,但積雪形成時的空氣、氣溫、降水等地球環境變化資訊,依然完整地保存在冰芯之中。

大南極展展出的冰芯前端被對半切開,這是該樣本曾實際用於科學研究的證明。據悉,為分析而切取樣本後,研究人員會將其融化、削切以提取遠古空氣,解讀地球氣候變遷等資訊。

日語原文

原文:JST Science Portal 編輯部
翻譯:JST客觀日本編輯部

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