出品|網(wǎng)易科學(xué)人欄目組
譯者|孫文文
據(jù)國(guó)家地理報(bào)道，南極洲著名的拉森冰架大裂縫最近迅速延伸。這可能是南極冰蓋分崩離析的前兆，若南極洲的冰雪融化，全球的沿海城市難逃被淹沒(méi)的命運(yùn)。
從南極洲上空向下俯瞰，松島冰架（Pine Island Ice Shelf）就像一個(gè)緩慢行進(jìn)的火車殘骸。冰架邊緣是一條1/4英里長(zhǎng)的裂縫。在2015年和2016年，一塊225平方英里的冰山從冰架上脫離，漂流進(jìn)入阿蒙森海中。在過(guò)去四年里，這里的水溫已上升超過(guò)1華氏度（約0.55攝氏度），冰架融化和開(kāi)裂的速度加快了4倍。
南極半島的氣溫變化更明顯，平均上升3攝氏度。受升溫的影響，拉森C冰架上一塊特拉華州大小（半個(gè)天津那么大）的冰山正準(zhǔn)備脫陸入海，半島上更小型的冰架更是早已分崩離析，融入威德?tīng)柡?。阿蒙森海位于南極洲太平洋沿岸西南方向一千英里，這里的冰川更大，其溶化所帶來(lái)的影響將波及全球。
（圖為南極半島利瑪海峽的日落景色。氣溫升高加速了南極洲沿海冰架的崩解。圖：Camille Seaman／National Geographic）
松島冰架是松島冰川從大陸延伸至海洋的終點(diǎn)，是突入阿蒙森海的最大冰架之一。這些冰架合稱為西南極冰蓋，它的厚度達(dá)到兩個(gè)半英里，占地面積相當(dāng)于兩個(gè)德克薩斯州那么大。冰蓋覆蓋了眾多島嶼，冰架的大部分都位于海平面5000英尺以下的盆地上。這使得它極易受海洋變暖的影響。研究人員估計(jì)如果這些冰溶化成海水，將足矣讓全球海平面上升大約10英尺，對(duì)各大洲海岸線來(lái)說(shuō)都無(wú)異于一場(chǎng)浩劫。
冰架大部分漂浮在水中，僅有很小部分附著在大陸上。冰架前沿不斷崩裂溶解進(jìn)入海中形成漂浮的冰山，后續(xù)的冰原繼續(xù)伸展形成新的冰架。由于整體的“入不敷出”，冰架的面積逐漸變小。目前阿蒙森海域正發(fā)生這種情況。松島冰架厚約1300英尺，1994年至2012年間變薄了150英尺。不遠(yuǎn)處的特懷特冰川更令人憂心，它的狀態(tài)牽動(dòng)著整個(gè)西南冰蓋的穩(wěn)定。
“這時(shí)地球上萎縮最快的冰川?！盢ASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的冰川學(xué)家埃里克·李諾特（Eric Rignot）說(shuō)。過(guò)去二十多年里，李諾特借助飛機(jī)雷達(dá)和衛(wèi)星對(duì)這一地區(qū)進(jìn)行研究，他認(rèn)為西南冰蓋的崩解只是時(shí)間問(wèn)題。目前尚無(wú)法確定事情究竟會(huì)在500年后發(fā)生還是會(huì)在100年內(nèi)到來(lái)，以及人類能否到時(shí)候做好應(yīng)對(duì)。
“我們必須算對(duì)數(shù)字，同時(shí)又不能太磨蹭浪費(fèi)時(shí)間?！崩钪Z特說(shuō)。
準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)離不開(kāi)實(shí)地勘測(cè)。2012年12月，研究人員駕駛一架紅白相間的雙水獺飛機(jī)前往松島冰架。降落前，飛機(jī)先用機(jī)身上的滑雪板拖過(guò)積雪，確保降落地點(diǎn)沒(méi)有裂縫。然后一人在繩索保護(hù)下走下飛機(jī)，用一根八英尺長(zhǎng)的測(cè)量桿探測(cè)積雪厚度。
（科考飛機(jī)的輪胎上裝有滑雪板。）
確認(rèn)沒(méi)有冰縫隱憂之后，更多科學(xué)家下了飛機(jī)，在阿拉斯加大學(xué)冰川學(xué)家馬丁·特魯弗（Martin Truffer）的領(lǐng)導(dǎo)下搭建營(yíng)地。他們計(jì)劃在冰架上生活兩個(gè)月，此前還從未有人類在此露營(yíng)過(guò)。特魯弗的團(tuán)隊(duì)希望在冰架上鉆孔，從中探測(cè)冰下海水的溫度。
夜幕降臨，科學(xué)家們?cè)趲づ窭锫?tīng)到外面冰運(yùn)動(dòng)發(fā)出的砰砰巨響。每天早晨都能看到新的冰縫，寬度不過(guò)一英尺，但深不見(jiàn)底。在團(tuán)隊(duì)勘測(cè)的五個(gè)星期內(nèi)，他們腳下的冰層變薄了7英尺。
科學(xué)家花了很長(zhǎng)時(shí)間才意識(shí)到西南極洲冰蓋溶化的速度之快。并非科學(xué)家無(wú)用，而是南極地區(qū)特殊地理環(huán)境的限制使然。南極海域每到冬天必結(jié)冰，科研船無(wú)法通行。海冰在夏天融化，可冰架上脫落下來(lái)的無(wú)數(shù)冰山又開(kāi)始活動(dòng)。漂浮的冰山橫行海面，在冰架外圍形成一道荊棘般的藩籬，讓勘探船只不敢近身。
1994年3月，美國(guó)破冰船Nathaniel B. Palmer成為可能是有史以來(lái)第二艘接近冰架的船只。破冰船趁著數(shù)日強(qiáng)風(fēng)吹開(kāi)的冰山狹縫齟齬前行。沒(méi)有地圖可參考，船員們只能望著聲吶監(jiān)視器提心吊膽。聲吶影像顯示一個(gè)混沌的海底峽谷和遍布其中的山脊，驚險(xiǎn)的是破冰船與其中一個(gè)海底山脊以20英尺之差“擦肩而過(guò)”。
（南極半島西部地區(qū)升溫速度比地球上其他任何地方更快。當(dāng)?shù)?74個(gè)冰川中的90%都在萎縮，不斷有脫落的冰山漂流入海。圖：Camille Seaman／National Geographic）
Palmer破冰船在冰山間小心翼翼航行了12個(gè)小時(shí)，最后因航道阻隔無(wú)奈撤退。但是12小時(shí)的時(shí)間已足夠船員對(duì)海水進(jìn)行勘測(cè)。測(cè)量結(jié)果令人不安：在海水表面有一股淡水從冰架下方流出。這些水比海水要淡，暗示它們是冰架融化的產(chǎn)物。在2000到3000英尺之下，涌動(dòng)著的則是溫暖的海水。
這些暖流來(lái)自200英里以外的南太平洋。海水?dāng)y帶大量的鹽分，沿著海底峽谷涌向南極冰川。冰河時(shí)期從大陸涌向海洋的冰川塑造了這些峽谷，當(dāng)時(shí)的冰川相比現(xiàn)在更向海中延伸數(shù)百英里。如今，這些峽谷反過(guò)來(lái)為松島冰架送來(lái)源源不斷的溫暖海水。在內(nèi)陸方向數(shù)十英里的地方，海洋暖流不斷融化冰架的“接地線”：冰架從此處與陸地分離，延伸成浮冰架。源源不斷的暖流加速著冰架的融化，新融化的淡水密度小于海水，在暖流之上、冰架之下流入海洋。
研究人員通過(guò)測(cè)量這些淡水的數(shù)量估算冰架的融化程度。英國(guó)劍橋南極考察組的冰川學(xué)家阿德里安·詹金斯（Adrian Jenkins）形容融化速度“瘋狂”地快。據(jù)他計(jì)算，冰架下方每年有13立方英里的冰塊融化，接地線附近的冰層每年都會(huì)變薄300英尺。
“冰川溶化如此之快超出我們想象?！闭步鹚拐f(shuō)。
（澳大利亞研究人員在托滕冰川探測(cè)到裂縫，研究者隨后部署儀器來(lái)檢測(cè)冰川移動(dòng)和變薄的速度。圖：Camille Seaman／National Geographic）
在之后的13年中，詹金斯和同伴雅克布三次嘗試返回松島冰架，均因海冰阻隔未能成行。2009年1月，當(dāng)兩人終于乘坐Palmer破冰船重返冰架，驚訝發(fā)現(xiàn)融化速度增加了約50%。有備而來(lái)的科學(xué)家?guī)?lái)了新裝備：一個(gè)叫Autosub3的黃色潛艇機(jī)器人。Autosub3外形像魚(yú)雷，個(gè)頭有小卡車那么大，下水后可自動(dòng)導(dǎo)航行駛30個(gè)小時(shí)。
在前三次潛水中，Autosub3發(fā)現(xiàn)冰架底部融化了一個(gè)足夠潛水艇容身的缺口，不斷涌入的海水加速著冰架的融化。潛艇在第四次下水作業(yè)時(shí)不幸遭到撞擊，險(xiǎn)些葬身海底。機(jī)組人員將它從水中撈出時(shí)，發(fā)現(xiàn)潛艇鼻錐被砸碎，內(nèi)部一些精密設(shè)備損壞。
潛艇搜集的聲納數(shù)據(jù)揭示了一幅令人嘆為觀止的景象。冰架的底部呈現(xiàn)波紋狀，有的深達(dá)600英尺，且每個(gè)融窟的頂端都有裂縫深入冰架。
“到底在發(fā)生什么鬼？”詹金斯被這些景象驚嚇到。
隨后他意識(shí)到是海水暖流將冰架底部融化，就像江河侵蝕山川一樣。
南極洲西岸的大片冰架都在融化。冰雪覆蓋的南極半島伸向海中延伸700英里與南美洲隔海相望，這里的溫度升高最富戲劇性。環(huán)繞南極洲的風(fēng)和洋流在此經(jīng)過(guò)，更北部的暖流也流經(jīng)這里。自1950年以來(lái)，該地西部地區(qū)年平均氣溫上升了近5華氏度——升溫幅度是地球上其他地區(qū)的數(shù)倍——冬季氣溫更是升高了9度。每年中海水結(jié)冰的時(shí)間從7個(gè)月下降到4個(gè)月。
自1988年以來(lái)，半島東部的四個(gè)冰架已經(jīng)陸續(xù)瓦解成千萬(wàn)大小不等的冰山。（按照當(dāng)前的融化和崩解速度，半島尾部的拉森C冰架很快也將消失）暖氣流讓冰架表面的冰雪融化，融水聚集成坑池，池塘變成裂縫，裂縫又侵蝕冰層。隨著原本起緩沖作用的沿海冰架消失殆盡，陸地高處的冰川以原來(lái)兩倍、五倍甚至九倍的速度沖入海洋。雖然這些小冰川不足以對(duì)海平面帶來(lái)太大影響，但還是引發(fā)了人們對(duì)阿蒙森沿海巨量冰川溶化的擔(dān)憂。
（途中黃線即為拉森C冰架上的裂紋，它變長(zhǎng)的速度比科學(xué)家預(yù)期要快。一旦冰架斷裂入海，它將產(chǎn)生有記錄以來(lái)最大的冰山，并且可能牽動(dòng)整個(gè)冰架的穩(wěn)定。圖：PROJECT MIDAS; JEREMIE MOUGINOT, BERND SCHEUCHL, AND ERIC RIGNOT, UC IRVINE AND NASA CRYOSPHERIC SCIENCES PROGRAM AND MEASURES; BRITISH ANTARCTIC SURVEY; NASA LIMA）
阿蒙森海位于南極半島南方，對(duì)此處冰川最大的威脅在于詹金斯和雅克布發(fā)現(xiàn)的“海水倒融”機(jī)制：溫暖的海水沿著深海峽谷接觸到冰架，自下而上地將冰層融化。
美國(guó)國(guó)家雪冰數(shù)據(jù)中心（National Snow and Ice Data Cente）科學(xué)家泰德·斯卡姆波（Ted Scambos）和美國(guó)斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）的海倫·弗里克（Helen Fricker）在去年指導(dǎo)了對(duì)南極多處冰架的衛(wèi)星考察，研究顯示這些冰下融洞十分常見(jiàn)。附著在海岸的冰層對(duì)其身后的大陸冰川起到緩沖作用，但它們的附著點(diǎn)正逐漸變薄，“讓人不忍直視?！彼箍凡ㄔ?016年這樣說(shuō)。
俄亥俄州伯德極地與氣候研究中心的伊安·霍瓦特（Ian Howat）是密切關(guān)注松島冰架的另一位冰川學(xué)家。去年11月，霍瓦特報(bào)告了兩個(gè)不詳?shù)男铝芽p，新裂縫橫跨冰架，一旦斷裂冰架將被修剪成有記錄以來(lái)的最短長(zhǎng)度。在回顧歷史衛(wèi)星圖像時(shí)，霍瓦特意識(shí)到，這些裂紋可能是由三年前發(fā)生的一起冰層運(yùn)動(dòng)觸發(fā)的。原本固定北岸冰架的冰層突然崩解，暗示它下面已被溶化。脫離主體的冰層在幾天內(nèi)漂流入海，霍瓦特形容它“就像拉鏈一般在冰川的一邊拉開(kāi)了口”。
無(wú)法確定整個(gè)冰架何時(shí)瓦解。流經(jīng)冰層下的暖流水溫在冰點(diǎn)以上4至6華氏度，每年3000立方英里的暖流流經(jīng)這里，相當(dāng)于冰架正接受超過(guò)一百個(gè)核電站產(chǎn)生的熱量，而且是7x24小時(shí)日夜不歇地烘烤。
（冰山圓潤(rùn)的邊緣暗示著它在從冰架脫離之后快速融化。如今南極半島西側(cè)冬天的氣溫與1950年相比升高了9華氏度。圖：Camille Seaman／National Geographic）
2012年12月，當(dāng)特魯弗團(tuán)隊(duì)在冰架上露營(yíng)的時(shí)候，他們已經(jīng)感覺(jué)到冰層的脆弱。當(dāng)冰下融洞越來(lái)越深，失去支撐的冰層出現(xiàn)塌陷，整個(gè)冰架彎曲變形。裂縫沿著壓力線延展，每天晚上都能聽(tīng)到冰層斷裂的巨響，早上醒來(lái)看到新的裂縫。
事實(shí)上過(guò)去幾年李諾特等人的研究表明，阿蒙森海沿岸幾大冰川的崩潰已不可避免。僅在2002年至2009年之間，史密斯冰川的某些地方變薄了1500英尺。阿蒙森冰川的接地線大步后退，個(gè)別地方達(dá)到數(shù)十英里。接地線的每次后退都會(huì)使更大的冰面暴露在溫暖的海水中。這一過(guò)程發(fā)展迅速，科學(xué)家迫切想知道它的變化有多快。
弗里克將冰架形容為“礦井中的金絲雀”。金絲雀對(duì)瓦斯極為敏感，只要礦井中有一絲瓦斯，這種鳥(niǎo)兒就會(huì)驚恐不安叫個(gè)不停。全球變暖讓冰架“聞風(fēng)而動(dòng)”，行為背后預(yù)示著冰川加速入海的災(zāi)難。弗里克的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，從1994年到2012年，南極冰架消失的速度從每年6立方英里激增到如今的每年74立方英里，提速了12倍。
而且，冰川的萎縮和溶化還將繼續(xù)加快，李諾特認(rèn)為，也許未來(lái)三四十年還不太明顯，但從2050年開(kāi)始到2100年，事情可能變的非常糟糕，到時(shí)候科學(xué)家也無(wú)計(jì)可施。
（從空間站拍攝到的A56號(hào)冰山，它的面積是曼哈頓的數(shù)倍。它在2000年從菲爾希納龍尼冰架脫離，隨后漂流了上千英里。圖：TIM PEAKE, ESA/NASA）
自19世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，人類使用化石燃料產(chǎn)生的大部分熱量最終都進(jìn)入海洋。即便所有國(guó)家從現(xiàn)在開(kāi)始削減排放，洋環(huán)流風(fēng)和洋流仍然會(huì)把更多熱量輸送到南極。南極洲的融化已經(jīng)呈現(xiàn)不可阻擋之勢(shì)。
斯威特冰川是南極洲最為科學(xué)家關(guān)注的冰川之一，這一冰川全部融化可讓全球海平面升高足足四英尺。去年秋天，英美科學(xué)基金會(huì)宣布斥資2000萬(wàn)至2500萬(wàn)美元，通過(guò)船舶、飛機(jī)、衛(wèi)星和水下機(jī)器人等各種手段來(lái)評(píng)估斯威特冰川的運(yùn)動(dòng)狀況。根據(jù)目前為止最樂(lè)觀的估計(jì)，到2100年，南極洲融化的冰雪將讓全球海平面升高1.5至3.5英尺，具體還取決于人類繼續(xù)排放溫室氣體的速度。加上格陵蘭島和世界各地融化的冰川，海平面在2100年前可能上升3到7英尺。
這還不是最終的結(jié)果，2100年之后海平面并不會(huì)停止上升。有關(guān)海平面上升，人們可以從地質(zhì)史上找到更令人不安的記錄。研究古海岸線的地質(zhì)學(xué)家稱，12.5萬(wàn)年前的地球比現(xiàn)在更溫暖，那時(shí)海平面比今日高出20到30英尺。追溯到更久遠(yuǎn)的300萬(wàn)年前，當(dāng)時(shí)地球大氣中的二氧化碳含量與今天一樣高，溫度約為2050年的預(yù)期水平，那時(shí)的海平面比現(xiàn)在要高出70英尺。
格陵蘭和西南極的冰蓋全部融化能讓海平面升高35英尺。為了考慮最壞的情況——南極全部融化——科學(xué)家把目光轉(zhuǎn)向東南極洲，這里儲(chǔ)存著地球上3/4的冰。
今年1月份，一架雙螺旋槳DC-3飛機(jī)從澳大利亞的凱西科考站出發(fā)，沿著南極洲東海岸進(jìn)行一系列飛行考察。這架飛機(jī)建于1944年，機(jī)上裝配有現(xiàn)代科學(xué)設(shè)備。當(dāng)飛機(jī)飛過(guò)托滕冰川時(shí)，雷達(dá)記錄下冰的厚度，另一個(gè)儀器負(fù)責(zé)記錄地球重力場(chǎng)的微小變化，從中可以推測(cè)冰下海底地形。機(jī)組人員會(huì)時(shí)不時(shí)向海面拋下測(cè)量水溫的儀器。儀器在落水時(shí)分成兩部分，其中一半在下沉的過(guò)程中測(cè)量沿途的水溫變化，另一半漂浮在水面上，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)用無(wú)線電發(fā)送回飛機(jī)。
不同于西部半島的低勢(shì)臨海，東南極洲是安穩(wěn)的高地。不久之前，東南極洲的冰蓋還被認(rèn)為是安全無(wú)憂的。但冰雷達(dá)測(cè)繪顯示，冰蓋下方有多條冰川切割形成的通道，正好可以將溫暖的海水引入冰蓋的中心下方。托滕冰川是東南極洲最大的沿海冰川，一旦崩潰將使全球海平面上升13英尺，融化的水量幾乎與整個(gè)西南極州的融化量相當(dāng)。
2015年1月，澳大利亞破冰船Aurora Australis成為第一艘抵達(dá)托滕冰川的科考船。正如Palmer在松島的發(fā)現(xiàn)一樣，它也發(fā)現(xiàn)大量的融水從東部冰架下流出，流出的速度大約每天4.5立方英里。
德克薩斯大學(xué)冰川學(xué)家唐納德·布蘭肯希（Donald Blankenship）對(duì)托滕冰川的命運(yùn)深感憂慮。他曾在此前的調(diào)查中辨認(rèn)出兩個(gè)深海通道，通道的大小足夠向冰川底下引入大量溫暖海水。
托滕冰川的融化速度比西南極地區(qū)慢很多，照此速度下去，南極大陸所有的冰雪可能需要幾個(gè)世紀(jì)才會(huì)全部融化。一旦如此，人類將面臨一場(chǎng)浩劫，沿海地區(qū)首當(dāng)其沖，紐約、洛杉磯、哥本哈根和上海都難逃此劫。
“導(dǎo)火索已經(jīng)被點(diǎn)燃。”布蘭肯希說(shuō)?！拔覀儸F(xiàn)在只是找出那些炸彈在哪兒。”
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