由于探索活动有限,研究人员对南极洲知之甚少。
令人惊讶的是,南极洲地表之下有一个庞大的河流和湖泊网络。
科学家认为,开展实验并部署长期监测设备,是进一步了解南极洲、尤其是海平面上升问题的途径。
水润滑冰盖底部,使冰体得以以每年数百米的速度向海洋滑动。当水从冰层下涌出时,会进入冰架下方寒冷而咸的空腔。冰架是冰盖向海岸延伸、漂浮在海面上的部分。
水在这里混合,释放营养物质和沉积物,并融化冰架底部。冰架起到支撑作用,阻挡冰盖流动。
这些过程在未来几个世纪如何发展,是影响理解海平面上升的一项重要因素。不幸的是,这也是地球上探索最少的区域之一。
我们的新西兰南极科学平台项目是首次对南极冰下河流开展直接调查,并为早期研究提供了佐证。早期研究指出,这些冰下河流流入海洋时会形成河口,尽管河口位于南纬82.5度,隐藏在500米厚的冰层之下,距开阔海域约500公里。
探寻冰下河流
我们的团队刚从西南极冰盖上的坎布冰流返回(WAIS)。坎布是一头沉睡的巨人。
这条巨大的冰河位于WAIS另一侧,与南极洲的思韦茨冰川相对。思韦茨冰川被称为南极洲的“末日”冰川,冰量一直在迅速减少。坎布过去流动很快,但大约160年前,由于冰底水的分布发生变化,其快速流动停止了。
目前,坎布地区尚未受到海洋变暖的影响,但它现在抵消了南极洲其他地区发生的大部分冰损失。坎布的变化将预示南极冰盖和海洋将发生重大变化。
一个挑战是,冰盖会对外部变化作出反应,例如海洋温度升高;也会对难以预测的内部变化作出反应,例如冰下河流和湖泊“漫堤决口”时发生的洪水。
前往现场
新冠疫情对各国南极项目及其支持的野外科学研究造成了严重影响。全球供应和货运延误让我们的团队在本季出发前一直提心吊胆。
今年夏天,新西兰开始重建其主要南极站斯科特基地,并一直在建设雪地纵队行进路线,以便让大型团队长距离行进。我们的坎布团队是首批受益于这项新能力的团队之一,他们在距新西兰常驻站点900多公里处设营,持续开展工作数月。
穿越南极冰层钻孔是一门艺术。实际上,我们用循环利用的热水融穿冰层。
抵达现场后,团队成功钻穿500米厚的冰架,并让一个直径0.4米的钻孔保持畅通近两周。这使我们得以采集样本,并为各类科学项目收集观测数据。
一条隐秘的河流
近十年的研究终于有了回报:团队精确锁定钻孔位置,找到了下方狭窄河流的起始处。结果比最初预想的还要惊人:钻孔调查显示,这条河高逾240米,宽却不足200米,比地表冰景所显示的目标窄得多。
通过钻孔开展工作意味着我们只能观察一个地点。为弥补这一局限,康奈尔大学的同事部署了他们的海洋机器人Icefin,研究冰层下方的空间。
一项足以让团队继续忙碌一段时间的发现,是一个可能由端足类动物组成的密集群落。我们放下摄像机观察海床时发现了它们。群体密度如此之高,以至于我们起初以为设备出了故障。
团队完成的最后一项任务是在冰下部署海洋系泊观测设备。这些仪器将在未来几年持续回传海洋状况数据。
部署仅五天后,我们就探测到了由洪加汤加—洪加哈派火山喷发引发的海啸。
除了提供基线观测数据,这些发现也为部署长期监测设备提供了有力动力。未来几年,团队将密切关注冰下河流流量的任何变化,包括洪水事件。





