在南極洲廣闊的冰蓋之下,有一個由河流和湖泊組成的網路。這是可能的,因為上面的冰層絕緣層,來自地球內部的熱量流動,以及冰變形時產生的少量熱量。
水潤滑冰蓋的底部,使冰以每年數百米的速度滑向海洋。當水從冰下湧出時,它會進入冰架下方的一個寒冷而鹹的空腔,冰架是大陸邊緣的冰蓋的浮動延伸部分。
在這裡,水混合,釋放營養物質和沉積物,並融化冰架的底部,這些冰架充當支撐並阻止冰蓋的流動。
這些過程如何在接下來的幾個世紀中發揮作用是瞭解海平面上升的一個主要因素。不幸的是,這也是我們星球上探索最少的部分之一。
我們的Aotearoa 紐西蘭南極科學平臺專案是對南極冰下河流的首次直接調查,它支援早期的研究,即這些冰下河流在流入海洋時形成河口,儘管位於南緯 82.5 度,隱藏在 500 度以下米(1,640 英尺)厚的冰層,距離公海約 500 公里(311 英里)。
探索冰下河流
我們的團隊剛剛從南極西部冰蓋 ( WAIS ) 上的 Kamb 冰流返回。Kamb是一個沉睡的巨人。
這條巨大的冰河位於南極洲“世界末日”冰川的 WAIS 的另一側,該冰川一直在迅速消融。坎布曾經快速流動,但大約 160 年前,由於冰底部水分佈方式的變化,這種流動停止了。
(Huw Horgan/Quantarctica3/K862/CC BY-ND 4.0)
上圖: 這張地圖顯示了南極洲冰蓋(灰色)下的河流(白色)。暖色表示快速冰流的區域。
雖然目前坎布地區不容易受到海洋變暖的影響,但它目前抵消了南極洲其他地方發生的大部分冰損失。Kamb 的變化預示著南極洲冰蓋和海洋的重大變化。
一個挑戰是冰蓋對外部變化做出反應,例如海洋溫度上升,但也會對難以預測的內部變化做出反應,例如冰下河流和湖泊“決堤”時發生的洪水事件。
到達那裡
COVID大流行對國家南極專案及其支援的野外科學造成了嚴重影響。全球供應和貨運延誤使我們的團隊在賽季前處於領先地位。
今年夏天,紐西蘭開始重建其主要的南極站斯科特基地,並一直在開發雪地穿越,以便在遠距離部署大型團隊。我們的 Kamb 團隊是最早受益於這一新能力的團隊之一,營地運營了數月,距離紐西蘭的永久車站 900 多公里。
鑽探南極冰層是一門藝術。實際上,我們用回收的熱水融化了我們的道路。
到達現場後,該團隊能夠鑽穿 500m 的冰架,並保持一個 0.4m 直徑的孔開啟近兩週。這使我們能夠為各種科學專案採集樣本並收集觀察結果。
一條隱藏的河流
近十年的研究得到了回報,當該團隊確定了鑽探的確切位置以擊中下方狹窄河流的起點時。這比最初想象的更令人印象深刻,鑽孔調查顯示一條河流高 240m 多但寬度不到 200m——這個目標比地表冰景顯示的要窄得多。
從鑽孔中工作意味著我們只能在一個位置檢視。作為這一限制的解毒劑,康奈爾大學的同事部署了他們的海洋機器人 Icefin 來研究冰下的空間。
讓團隊繼續工作一段時間的發現之一是可能是片腳類動物的密叢集落,當我們將相機降低到海底時,我們發現了這些群落。蜂群如此密集,我們首先認為我們的裝置有問題。
該團隊完成的最後一項任務是在冰下部署一個海洋繫泊裝置。這些儀器將在未來幾年繼續報告海洋狀況。
部署後僅五天,我們就從洪加湯加-洪加哈阿派火山噴發中檢測到了海嘯。
除了基線觀察之外,這些發現為部署長期監測裝置提供了強大的動力。該團隊將在未來幾年密切關注冰下河流流量的任何變化,包括洪水事件。