由日本理化学研究所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，用于研究从冰川中提取的冰芯的成分。新系统具有 3 毫米的深度分辨率，比目前可用的分辨率小约 3 倍，这意味着它可以检测过去在更短的时间内发生的温度变化。新的激光熔化采样器有望帮助重建数千到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日发布在《冰川学杂志》上。
树木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。冰川的年增长率可以告诉我们类似的故事，但时间要长得多。科学家们正在通过分析从冰川中移除的圆柱形冰芯来研究过去的气候变化。通过沿岩心定期采集样本，研究人员可以重建连续的温度曲线。然而，对于从深处采集的样本来说，这是不可能的，因为那里的年积累量通常被压缩到亚厘米。
目前，有两种标准方法对冰芯进行采样。其中一个的深度精度约为1厘米，这意味着累积小于1厘米的年份的数据会丢失，任何急剧改变气候的一次性事件都会被遗漏。另一种方法具有良好的深度精度，但它会破坏分析含水量所需的部分样品，而水含量是科学家计算过去温度的主要方法。新的激光熔化采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临界氧和氢同位素，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喷嘴的光纤传递激光束，并快速泵出液体样品，最终将其沉积到不锈钢样品瓶中。组装好特殊硬件后，研究人员进行了实验，以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，以及液体样品被抽走的速度。通过优化，研究人员可以尽可能快地融化冰，防止激光过热，并防止融水变得太热，这将破坏关键同位素的稳定性并阻止正确的温度测量。
作为一项概念验证实验，该团队对15厘米的Dome-Fuji浅冰芯的50厘米段进行了采样，该冰芯是在东南极洲冰面以下的一个足球场处拍摄的。在一项测试中，他们能够沿着冰芯段以51毫米的间隔定期采集3个离散样本。他们测量了构成从样品中提取的融水的稳定氧和氢同位素，发现它们与手工分割的同位素非常匹配，这一过程仅在这种研究环境中才实用。良好的匹配意味着激光熔化过程不会破坏样品，并且推断的温度将是准确的。
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的、长期的、每年分辨的温度剖面，即使在南极洲低积累地点收集的深冰芯中，以及记录在其中的瞬态事件，如突然的温度变化。
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。
