在南极洲冰架明亮、光滑的表面之下,隐藏着一片与地球上任何地方都不同的黑暗景观,那里倒置的峡谷和阶地一直延伸到冰层深处。这些巨大的冰层由陆地上的冰川供给,漂浮在南大洋寒冷的水域之上。今年,由华盛顿大学开发的七艘水下机器人组成的舰队进入了这个世界,执行一项冒险任务。他们的目标是:通过观察这个隐藏的颠倒景观中的融化过程(那里温暖和凉爽的水层混合在一起),帮助预测海平面上升。
“我们大约在 40 年前就知道冰架本质上是不稳定的,”本次任务的冰川学家、华盛顿大学“冰的未来”倡议的负责人克努特·克里斯蒂安森说。“但我们并不真正了解这些系统的变异性,更不用说它们如何对显著的外部[力量](例如海水温度升高)做出反应了。”
先前探索冰架底部的努力包括科学家钻穿冰架或派遣机器人潜艇在冰架下进行短途旅行。但克里斯蒂安森说,这些努力仅限于小范围和短暂的时间——快照并不一定反映冰水系统的完整行为。
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新的机器人探险队由三架自主推进的无人机(称为“海滑翔机”)和四架漂流浮标组成。所有载具都装有测量温度、压力、湍流和溶解氧的仪器。每架价值 10 万美元的海滑翔机将在冰架下、周围和返回的航线上进行为期数周的航行。无人机通过调节浮力和机翼来游泳,以编程方向缓慢滑行。相比之下,价值 3 万美元的浮标则受洋流摆布;它们只能调节升降运动。
如果无人机或浮标上升到冰隙中或被困在其中一个阶地之下,它就没有逃生计划,也无法呼叫求助。“这是一个非常冒险的前景,”佐治亚理工学院研究所的工程师米克·韦斯特说,他没有参与华盛顿大学的工作,但他的团队在 2015 年将一个系绳机器人投入了南极洲的罗斯冰架。
如果任何无人机丢失,华盛顿大学的科学家计划在 2019 年返回收集它们。如果找不到它们,它们的电池续航时间足够再运行一年——任何后来出现的无人机都可能被其他研究人员找到并归还。但在那之前很久,克里斯蒂安森预计将使用来自机器人的数据来改进地球海平面上升的模型。