原子阱技术为冰川定年提供新方法

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原子阱技术为冰川定年提供新方法

文章导读

你可能从未想过，脚下冰川退去的痕迹，竟藏着一个长达十万年的“原子时钟”。过去受限于技术，科学家只能估算岩石暴露时间，而钙-41这种关键核素因含量极低，始终无法精准测量。现在，中国科大团队用原子阱技术实现了对单个钙-41原子的“捕获与计数”，将检测灵敏度推进到10⁻17级别——相当于在一浴缸水中找出一滴特定来源的水。这项突破不仅让青藏高原两次古冰川事件被清晰还原，更颠覆了传统定年方法的精度边界。但真正令人震惊的是，这个“原子陷阱”还能用于哪些我们尚未察觉的地球秘密？

— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。

宇宙射线穿越大气层持续轰击地球表面，会生成宇宙成因核素。这些核素记录岩石暴露在地表的时间信息，可用于研究冰川进退的演化历史。冰川消退后，原本被冰川覆盖的岩石暴露出来，以特定速率积累宇宙成因核素。科研人员通过测量岩石中核素的浓度，就能推断出冰川的消失时间。

钙-41是半衰期为10万年的宇宙成因核素，但其在自然界中的同位素丰度低，超出传统分析技术的探测范围，实际应用受到限制。

近日，中国科学技术大学开发了基于激光的超灵敏同位素分析手段——原子阱痕量分析法（ATTA）。这项技术能将单个钙-41原子“捉住”并逐一计数，实现了钙-41同位素丰度低至10^⁻17的精确测量，解决了钙-41探测难题。

基于这一技术，研究团队开展钙-41暴露定年应用，在青藏高原东部两处冰川遗迹中采集花岗岩冰碛样品并进行分析。测量显示，两处冰碛的钙-41浓度差异明显，表明该区域曾经历过至少两次不同时期的冰川作用。

为破译“钙-41时钟”读数，团队结合过去几万年地球磁场强度和太阳活动的历史变化，重建了钙-41在岩石中的积累过程。团队最终确定冰川遗迹分别形成于约1.3万年前和3.3万年前。团队还将钙-41与10Be和26Al联用，更精确地评估了地表侵蚀速率，约束了冰碛的复杂暴露历史。

这是首次用钙-41暴露定年方法研究冰川地貌，为解析青藏高原冰川演变提供了新工具。

相关研究成果发表在《科学通报》（Science Bulletin）上。研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等的支持。

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