多年冻土在40万年前发生大范围融化

近日，《科学进展》发表的一篇论文称，美国和加拿大研究人员在加拿大洞穴的沉积物中发现证据，表明大范围的多年冻土融化发生在40万年前，且当时温度不比今天高。但是，没有找到证据表明融化会导致冻土中储存的二氧化碳在预测水平的释放活动。

在该研究中，来自麻省理工学院、波士顿学院的科学家团队重建了多年冻土在过去150万年中的历史。研究小组获得了74个洞穴化石样本，或石笋、钟乳石和流石的部分，它们来自每个地区至少5个洞穴，代表了不同的洞穴深度、几何形状和冰川历史。每个取样的洞穴都位于暴露的斜坡上，这些斜坡很可能是多年冻土景观随着气候变暖而融化的一部分。

科学家使用铀/钍地质年代学技术来确定每个洞穴的地层年代。结果表明，在150万年前至40万年前，即使在北极高纬度地区，多年冻土也易于融化。此外，在过去的40万年中，多年冻土转变为更稳定的状态，自那以后，其融化的敏感性降低了。在这种更稳定的状态下，多年冻土可能保留了这段时间内积累的大部分碳，并且几乎没有机会逐步释放它。

研究人员称，过去40万年的稳定性实际上可能对人们不利，因为它使碳在这段时间里稳定地积聚在多年冻土中。现在的融化可能导致碳释放量大大超过过去。本研究还提出了问题，即是什么导致北极变成一个更稳定的状态，又是什么导致它改变这种状态。（刘文浩）

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https://doi.org/10.1126/sciadv.abe5799

地球早期大气层与金星和火星大气层组成类似

近日，来自瑞士、法国、澳大利亚和美国的国际研究团队在《科学进展》上发表文章指出，早期地球的大气层与当今在金星和火星上发现的非常相似。

研究团队将地球早期地幔的元素（橄榄岩）组成集合起来，用高级光子源（APS）的激光加热，直到它变成熔岩，然后将这个熔岩球悬浮在代表地球早期大气的气体流中。当熔岩冷却，残留的大理石大小的玻璃球中含有的铁元素记录了熔岩和大气之间的化学反应。科学家用可能存在于早期大气中的气体的各种化学成分多次重复了这一实验，然后研究了样品中的铁氧化状态，寻找与地球地幔岩石中最接近的铁氧化状态。将天然岩石中的铁氧化态与实验室中形成的铁氧化态进行比较，让科学家知道哪一种混合气体与地球早期的大气匹配。

研究发现，当岩浆产生的大气处于正确的氧化状态时，一旦冷却，就会得到大约97%的二氧化碳和3%的氮气，这与今天在金星和火星上发现的比例相同。（刘学）

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https://doi.org/10.1126/sciadv.abd1387

采矿业面临大规模挑战

近日，一份分析报告指出，尽管采矿业的产量和盈利能力处于历史高位，但在新冠肺炎大流行后，它面临勘探成本提高、储量减少以及环境影响等重大挑战。

第一，矿石品级暴跌。2011年的一篇论文中指出，在美国，矿体的质量一直稳步下降，1900年之前，美国可采铜矿品位最低为3%至4%。到1914年，这一比例降至1.14%。而全球铜产量从1914年的不足100万吨跃升到1954年的260万吨。自那以后，这种趋势进一步加剧，造成采矿业随着时间推移变得越来越低效。

第二，不断上升的费用。随着勘探和开采界限的突破，企业必须投入更多的资金，才能开采日益稀少的矿藏。美国地质调查局（USGS）的一份报告发现，20世纪50年代至90年代，全球平均勘探支出从35亿美元增至280亿美元。其中，黄金勘探的成本飙升。USGS的数据显示，20世纪50年代，黄金支出仅占采矿勘探总成本的17%，而20世纪90年代这一比例为64%。这表明，尽管贱金属勘探成本相对可控，但对于黄金这种“储蓄避风港”资产的持续高需求，已将勘探成本推至不成比例的高位。

第三，环境和社会挑战。采矿业面临的另一个重大挑战是其环境足迹，从引起全球关注的大规模环境灾难，到废物管理不善造成的长期损害，矿山的贻害已被广泛报道。

（刘文浩）