南极东部,朗霍夫德冰川的冰面看上去沉寂如常,但它底部正在发生的事情,可能改写我们预测海平面上升的模型。北海道大学的杉山真教授和他的团队在这片冰川上钻下超过550米的深孔,把压力传感器和摄像头送到冰与基岩的交界处。他们收获了南极冰川研究的一次关键“首次”:直接观测到地表融水穿透整层冰体、抵达底部,并且像一层隐形的液压润滑剂一样,托起冰川、削弱摩擦,最终推动冰流向大海加速。
相关的论文发表在《自然通讯》上。过去,科学家通过卫星遥感已经注意到南极部分冰川流速加快,但一直缺乏直接的冰下证据。杉山真团队使用热水射流快速、精准地打穿冰层,在冰底布设了测量设备。他们发现,当温暖的天气让冰面形成湖泊和水塘时,积水并没有长时间留在表面,而是通过“水压致裂”过程往下渗——融水的重量会迫使冰中已有的裂隙纵向撕开,形成贯穿数百米冰层的通道。
这种垂直输水方式一旦接通冰床,就会急剧改变冰川的力学状态。传感器记录显示,在2022年1月的一次集中消融期之后,以及一场罕见的降雨事件后,冰底水压猛增,最高时支撑起上方冰层97%的重量。杉山真教授形容,这相当于在冰和岩石之间打了一层高压水膜,冰被轻微抬升,摩擦阻力骤然减小。测量到的结果是:冰川滑移速度比常态下加快了10%到20%。
此类由融水驱动的加速机制在格陵兰、阿拉斯加和欧洲的冰川上早已不是新闻,但由于南极科考的极端条件,研究人员一直没能把仪器真正放到冰下去验证。杉山真说:“这是南极地区的首次同类直接观测。”这一发现意味着,南极冰盖对表面融化的敏感度可能高于此前的估计。随着全球变暖导致南极夏季地表融化更加频繁,类似的水压“千斤顶”可能在更多沿海冰川下出现,把更多的冰更快地推入海洋。
钻孔中的摄像机除了记录物理数据,还拍下了一个意料之外的画面。在474米冰层之下的一个薄薄海水层里——厚度仅有3米——一块巨石上附着了一只海葵和若干细长柄的海绵。这些动物位于冰川接地线以内的数百米处,那里本该是冰与海底接触、生物难以生存的位置。但零度左右的海水、极微弱的光照,依然维持着色彩鲜艳的滤食生物,连研究团队都惊呼意外。
南极冰盖锁住了全球约90%的冰川冰。如果它全部消融,海平面将上升大约60米。这是杉山真教授给出的一个足以说明分量的数字。而眼下,冰下首次捕捉到的水力抬升效应,为气候和冰川模型增加了一个不可忽视的变量。过去可能被认为只发生在格陵兰的过程,现在必须同样被纳入对南极冰盖未来命运的推算。
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