南极洲的松岛冰川拥有一个令人担忧的“荣誉”——由于近几十年冰川流失量巨大,它目前是南极洲对全球海平面上升的最大贡献者。现在,科学家们已经确定了该冰川一些最壮观的冰崩事件的可能原因,这些事件诞生了体积是曼哈顿数倍的冰山。
罪魁祸首是:水下岩脊,它们向上突出足够高,偶尔会撞击冰川底部。这种活动会产生小裂缝,这些裂缝会扩大,最终导致大块冰块脱落。但海底岩石并非全是坏消息——它们还可以通过摩擦冰川底部来帮助稳定冰川,支撑冰川,防止其更快地流入大海。
德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所亥姆霍兹极地和海洋研究中心的地球物理学家扬·埃里克·阿恩特和他的同事于 2017 年 2 月乘坐破冰船极星号从智利蓬塔阿雷纳斯出发。大约一周后,他们抵达松岛湾,这是一个布满冰山的海湾,以冰川 40 米高的冰壁为主。他们的目的是弄清楚是什么控制着这片冰原的稳定性。
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阿恩特和他的同事从极星号的船体向接近冰点的水中发射声波。通过测量声波从海底反射回船上的时间,该团队绘制了海湾数百平方公里的水下地形图。研究人员专注于冰川最近冰崩暴露出的区域——一块曾经位于约 400 米冰层之下的海底区域。“这是一个很好的机会,可以进入并绘制之前无法进入的区域,”阿恩特说。
他和他的团队发现了一个复杂的海底景观。一个特征非常突出——一个岩石露头,其最高点达到了水面以下 375 米。“我们很惊讶地看到了这个巨大的山脊,”阿恩特说。研究小组意识到,这块岩石很可能在过去撞击过松岛冰川的底部。证据是冰川表面上的一个隆起——冰川学家称之为“皱褶”——正好位于档案卫星图像中山脊的位置上方。“我们在冰架上看到了下方地形的表面印记,”阿恩特解释说。研究人员推测,当冰层压在山脊上时,它也可能起到了刹车的作用,阻止冰川不受阻碍地流入海洋。他们怀疑自 20 世纪 40 年代以来,它一直有效地被固定在那里。
但刹车最终失灵;松岛冰川可能在 2006 年与山脊失去了接触,此前一股较暖的水流侵蚀了冰川的底部。研究小组在 6 月份的冰冻圈杂志上报告说,那时卫星图像中的皱褶消失了。(科学家说,今年早些时候发现的冰川下的火山很可能也导致了冰川变薄。)研究人员说,随着松岛冰川再次向大海滑动,它可能撞击了极星号测绘确定的其他水下岩石构造。这些碰撞使冰层受到压力,在 2007 年和 2011 年拍摄的图像中发现了长达数公里的裂缝。这些裂缝随后扩大,最终产生了巨大的冰山。
宾夕法尼亚州立大学的地球科学家理查德·艾利说,海底特征对冰架的稳定性“非常重要”,他没有参与这项研究。艾利说,这项研究“在一个引人入胜的地方解决了一个有趣的问题”。密歇根大学的冰川学家杰里米·巴斯补充说:“冰下海洋底部的凹槽和凸起在调节冰何时破裂方面发挥着巨大作用。”
随着冰川流入大海并融化,海平面上升。这对世界上很大一部分人口来说是坏消息;大约 40% 的人居住在离海岸线 100 公里以内的地方。美国的一些城市,如新奥尔良,已经低于海平面。包括迈阿密在内的其他城市目前正经历 регулярное 洪水。
目前,松岛冰川是稳定的——它的北部被陆地上的一座小山丘固定,它的南部前沿被一条厚厚的冰流束缚。但阿恩特和他的同事预测,变化即将来临。去年年底,他们发现冰川中出现了一条 30 公里长的裂缝——这很可能是其下一次冰崩事件的发生地。