RIKEN Nishina 中心天体冰川学实验室的 Yuko Motizuki 领导的研究人员开发了一种新的基于激光的采样系统，用于研究从冰川中获取的冰芯的成分。新系统的深度分辨率为 3 毫米，大约比现有系统小 3 倍，这意味着它可以检测过去更短时间段内发生的温度变化。新型激光熔化采样器(LMS)有望帮助重建数千至数十万年前发生的连续年度温度变化，这将有助于科学家了解过去和现在的气候变化。该研究于 9 月 19 日发表在《冰川学杂志》上。

年轮可以告诉我们一棵树的年龄，年轮的颜色和宽度可以告诉我们一些关于那些年当地气候的信息。冰川每年的增长可以告诉我们类似的故事，但持续的时间要长得多。科学家们正在通过分析从冰川中取出的圆柱形冰芯来研究过去的气候变化。通过沿着岩心定期采集样本，研究人员可以重建连续的温度分布。然而，对于从深处采集的样本来说这是不可能的，那里的年积累量往往被压缩到亚厘米。

目前有两种冰芯取样标准方法。其深度精度约为 1 厘米，这意味着积累量小于 1 厘米的年份的数据会丢失，并且会错过任何急剧改变气候的一次性事件。另一种方法具有良好的深度精度，但它破坏了分析水含量所需的样本部分——这是科学家计算过去温度的主要方法。新型激光熔化取样器克服了这两个问题;它具有很高的深度精度，并且不会破坏水中发现的关键氧和氢同位素，而这些同位素是推断过去温度所必需的。

LMS 系统通过带有特殊银色喷嘴的光纤发射激光束，并快速泵出液体样品，最终将其沉积到不锈钢小瓶中。一旦特殊硬件组装完毕，研究人员就通过实验来优化该过程的三个关键部分：激光的功率、激光融化冰时将喷嘴插入核心的速度以及激光融化冰的速度。液体样品被抽真空。通过优化，研究人员可以尽快融化冰，防止激光过热，并防止融水变得太热，这会破坏关键同位素的稳定性并妨碍正确的温度测量。

作为概念验证实验，该团队对 50 厘米 Dome-Fuji 浅冰芯的 15 厘米部分进行了采样，该冰芯是在南极洲东部冰面以下约 92 m 的一个足球场附近采集的(参见电影)。在一项测试中，他们能够沿着冰芯部分以 3 毫米的规则间隔采集 51 个离散样本。他们测量了从样本中提取的融水的稳定氧和氢同位素，发现它们与手工分割所获得的结果非常匹配，而手工分割仅在本研究环境中可行。良好的匹配意味着激光熔化过程不会破坏样品，并且推断的温度是准确的。

Motizuki 说：“通过我们的激光熔化方法，现​​在可以以几毫米的深度分辨率分析稳定的水同位素。这将使研究人员能够获得连续、长期、每年解析的温度剖面，甚至是在南极洲低积累点收集的深冰芯中，以及记录在其中的瞬态事件，例如温度突然变化。”

研究人员接下来计划使用 LMS 系统或升级的下一个版本来研究与太阳活动自然变化相关的气候变化