日本理化學研究所（理研）的研究團隊開發出了可以從南極大陸等地採集挖掘出的冰樣中精密分析水的雷射裝置。可以以年爲單位詳細掌握顯示20萬年前遠古時代大氣溫度變化的資訊。這將有助於詳細記錄和準確調查遠古時代的地球環境和氣候變遷。
理研的雪冰宇宙科學研究室長望月優子等人開發的是，從南極和北極的格陵蘭島的冰塊中取出的圓柱體冰芯（Ice core）樣本中提取水的裝置。
在不接觸空氣的情況下採集雷射溶解的水（供圖：理化學研究所）
冰芯中留存有大氣溫度觀測記錄中所沒有的古代地球氣候線索。這是瞭解氣候變遷歷史記錄和機制的重要樣本。
新裝置透過直徑2毫米的噴嘴，照射功率2瓦特的近紅外光雷射來一邊解凍冰一邊進入冰樣内部。爲了防止受到外界空氣的污染，把解凍的水從頂端的洞裏吸出來，然後運送到儲水容器中。
使用傳統的雷射裝置在解凍冰塊時，存在瞭解古代大氣溫度資訊的關鍵因素——水的同位素狀態因溫度而改變的問題。雖然也有用發熱板解凍圓柱體斷面的方法，但可採樣的冰層厚度精度最少要保持在1釐米。而新裝置的性能可將此精度控制到了3毫米。
此次首次實施了小於1釐米的精確採集。這一精度是以年爲單位獲取古代溫度相關資訊不可或缺的條件。
詳細分析保留着遠古氣候變遷資訊的冰樣「冰芯」（供圖：理化學研究所）
冰芯年代越久遠，記錄一年的冰層就越薄。例如，在南極內陸地區的日本觀測基地「富士圓頂」，留存有約20萬年前資訊的冰樣，其中記錄着一年資訊的冰層厚度約爲5毫米。
研究人員實際進行了從富士圓頂的冰芯中採集水的實驗。使用2瓦特近紅外光線，所熔化的水的溫度在49攝氏度左右，遠低於沸點的100度。實驗證實，與人工使用陶瓷刀切割冰塊的作業相比，新裝置回收水的同位素狀態沒有發生大的變化。
透過調整雷射的強度、噴嘴進入冰的速度、吸入解凍的水的速度等設計裝置以防止水發生變化。此次開發的裝置被命名爲「RIKEN―LMS」。詳細的設計等已經透過研究論文公開，今後海外也可能使用同樣的裝置進行冰芯研究。
隨着全球因應氣候變遷的需求日益增長，與闡明氣候變遷機制相關的冰芯的研究也備受關注。
日文：松添亮甫、《日經產業新聞》、2023年9月27日
中文：JST客觀日本編輯部
