科学家们钻探到了世界海洋中最偏远的深处之一：南极洲一个隐蔽的海岸，位于 740 米厚的冰层之下，距离南极主要冰架的海边数百公里。人类从未见过这个地方；到达那里需要七年的规划和 450 吨的燃料和装备。但是，了解在如此远离人类视线的地方正在发生的事情，对于预测未来南极冰盖在气温上升情况下的命运至关重要。我通过卫星电话联系到了身处偏远地区的这些研究人员，他们报告说，他们已经发现了一个奇怪的环境变化迹象，这可能对巨大冰盖的稳定性产生影响。
该团队钻探进入了一个被称为“接地带”的水下区域，巨大的惠兰斯冰流（位于南极大陆上）从西南极洲的海岸线渗出，流入漂浮在海洋上的巨大冰川冰板。这块被称为罗斯冰架的冰板，覆盖面积相当于法国。“我们已经进入了罗斯海的一个狭窄河口，它进入了这个区域，在漂浮冰层之下，”来自北伊利诺伊大学（N.I.U.）的冰川学家罗斯·鲍威尔说，他与另外两名研究人员共同领导着一个由 40 名科学家、冰钻工和技术人员组成的团队，他们乘坐滑雪飞机飞往西南极冰盖。（2013 年，我曾陪同他们中的一些人进行了一次南极考察。那次考察和这次考察都由国家科学基金会资助。）这个与世隔绝的海水腔，位于接地带，深深地位于冰架的后角——距离冰缘与公海交汇处 850 公里。
接地带——冰层从本应是南极海岸线的泥泞底部抬升起来，开始漂浮在海洋上——起到了刹车的作用，控制着流入其中的冰川的速度。而速度对于全球变暖至关重要。西南极洲周边的一些冰川正在接收来自深层温暖洋流的更多热量，这些洋流从接地线融化冰层，释放刹车，导致冰川流动并更快地向海洋倾泻冰山。由于这个过程，沿着西南极洲阿蒙森海海岸（惠兰斯以东数百公里）的一些冰川已经加速了高达 60%。
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惠兰斯冰流和它两侧的少数主要冰川被认为相对能够抵抗这些海洋驱动的影响。与南极洲的大多数冰川不同，惠兰斯冰流目前每年略微减速——这是一个复杂的机械反馈循环的一部分，该循环导致一些冰川周期性地停止和重新启动。 2007 年，一个研究小组使用穿冰雷达报告说，在惠兰斯冰流的接地带发现了一个 30 米厚的沉积物楔形物。这个沙质堆实际上导致渗出的冰减速，堆积并在其后略微增厚——提供了一个缓冲，可以在面对那些暖流时稳定冰盖。至少理论上是这样，但在本周之前，没有人直接观察过接地带。该团队的首次观察已经对我们长期以来对这些冰川长期稳定性的假设提出了质疑。
淤泥意味着生命
惠兰斯钻井营地坐落在赤道以南 84 度的风蚀雪原中。有时可以看到 95 公里以南的横贯南极山脉；南极点位于那些山脉后面的高原上，距离 625 公里。
上周南极洲的夏季气温徘徊在华氏 20 多度（零下 6.5 至零下 1.5 摄氏度）——比现在美国中西部部分地区还要温暖——本周早些时候，气温达到了酷热的华氏 34 度（1 摄氏度）。随着居住者环境体温的升高，以及从 24 小时日光中吸收的热量融化了下面的积雪，单人睡帐篷正在慢慢下沉。来自蒙大拿州立大学的微生物学研究生特里丝蒂·维克-梅杰斯描述了一种进入她自己下沉的住所所需的“受控面部着地”动作。顺便说一句，睡觉并不那么容易。具有讽刺意味的是，帐篷可能会变得非常暖和。科学家们正在轮班工作，有时长达 20 个小时。为了让事情真正有趣，两台柴油发电机，每台都有汽车那么大，不停地轰鸣，因为它们发出 450 千瓦的电力来为钻机供电。
一组冰钻工（一种罕见的职业，但在南极洲至关重要）上周花了三天时间在冰层中钻了一个洞。他们使用从一公里长、脚踝粗细的凯夫拉尔软管末端喷出的热水射流来完成这项工作。随着孔的加深，软管逐渐被释放到孔中。
钻探人员在半途中遇到了一个意想不到的小故障，但这是一个具有科学意义的小故障。钻机的过滤器（用于清洁从钻孔中泵出的水）被黑色粉尘堵塞——“来自过去某次大型火山爆发的火山灰”，加州大学圣克鲁兹分校的冰川学家斯瓦韦克·图拉奇克推测道，他研究该地区已有二十年，并且是钻探项目的共同负责人。在冰层中发现一层火山灰并不奇怪：西南极冰盖横跨一个广阔的大陆裂谷带，已知该裂谷带蕴藏着火山，其中一些暴露在地表，另一些则密封在冰层下。从那些火山喷出的火山灰 периодически 沉降在冰盖上；这些火山灰被数千年来降落的雪覆盖，压缩成悬浮在积聚冰层中的薄层。
钻探人员最终于太平洋时间 1 月 7 日下午 3:55 到达冰盖底部。钻孔中的水位飙升了 6 米，表明来自冰层下方的加压海水喷入了孔底。当从孔中抬起钻头的金属喷嘴时，工人们发现粗糙、粘稠的泥浆粘在上面——证明确实到达了底部。来自 N.I.U. 的微体古生物学家里德·谢勒将一些泥浆涂在玻璃载玻片上，并将其滑到小型折叠式野外显微镜的镜头下。他发现了古代硅藻壳的玻璃碎片——微小的浮游植物的遗骸，它们在过去温暖的时期生活在这里，当时浅海覆盖了西南极洲的大部分地区。他看到的一种硅藻壳，形状像一条短小的分节蠕虫，今天已经灭绝，但在 1000 万到 600 万年前生活过。
鹅卵石掌握着秘密
此后不久，研究人员将一个摄像机放入孔中。在接近一公里的缓慢下降过程中，摄像机显示出冰孔起伏、镜面般的孔壁从眼前掠过。然后，在 715 米深处，图像突然变黑，被从冰中释放出来的浓稠的粉砂和粘土云雾笼罩，因为钻头融化了它的路径。冰底部的几英尺可能堆满了这样的碎屑，这些碎屑是冰川在数千年来滑过南极洲隐藏的面孔时拾取的。
摄像机很快从这个“黑色区域”（营地的人们这样称呼它）中出现，进入了冰层下方的开阔的清澈海水中。这个延伸到冰层下方的薄薄的海洋层被证明有 10 米深，摄像机最终停在了下面的底部，显示底部是泥泞的，散落着鹅卵石——一片平坦、贫瘠的区域，没有任何大型海洋生物的明显迹象，如海蛇尾、海绵或蠕虫。
散落在底部的鹅卵石立即提供了有关此处冰盖下物理环境的线索。“你在普通海底不会得到这种物质，”鲍威尔说。“通常在海底 700 米深处，你积累的是非常细小的物质”——灰尘或粉砂，细小到足以被水流或风携带，远离陆地而不会沉淀出来。这是该团队两年前在钻探进入接地带上游 95 公里的惠兰斯冰下湖时发现的情况；那里的冰层正以每年几枚硬币厚度的速度非常缓慢地从冰川底部融化，因为热量从地球深处渗出。但在接地带，冰层底部的融化速度可能会更快。“这些石头在冰层融化后从冰层中掉出来，然后坐在海底，”鲍威尔说。这些信息最终可能有助于他们估算一个重要的数字：海水在接地带融化冰层的速率。
自从该团队首次看到底部以来，已经从底部提取了几个泥芯。一些鹅卵石是花岗岩或石英。南极洲冰层下的大陆地质几乎不为人知，但事实证明，这些岩石与在横贯南极山脉部分地区看到的岩石相似。西南极洲的广阔裂谷带被认为类似于美国西部的盆地和山脉地区，在那里，大陆地壳的拉伸产生了由向上倾斜的山脉和充满沉积物的低洼盆地交替的地形。图拉奇克说，那些花岗岩和石英块可能起源于上游几公里处，惠兰斯冰流在那里滑过美国西部风格的山脊之一。
那个隐藏的山脊形成了一个粘性点，它以深刻的方式影响着惠兰斯冰流的行为：虽然其他冰川持续流动，但惠兰斯冰流大部分时间都静止不动，然后每天向前猛冲两次，每次推进大约 45 厘米。这些猛冲会产生冰震，相当于 7 级大地震，并且可以被数百公里外的地震仪检测到。冰上的人们没有注意到它们，仅仅是因为它们展开得太慢了——以“冰川”般的速度——在 30 分钟的时间内。每天两次的猛冲和冰震被认为是由海洋潮汐抬升冰层引起的，以便冰层可以滑过粘性点，从而缓解自上次涨潮以来冰川上积聚的机械应变。
从冰下海底提取的泥芯已经产生了一个惊人的发现：底部看到的散落的鹅卵石仅出现在薄薄的表面泥浆层中。在该层之下，泥浆只包含沙子。“从外观上看，环境发生了很大的变化，”鲍威尔说。
这种变化可能发生在五年前，也可能发生在 500 年前。在接下来的几个月里，鲍威尔和他的研究生蒂莫西·霍德森将测量泥芯上下微小磁性矿物颗粒的方向，从而使他们能够确定泥浆和岩石在多久之前被沉积下来，从而确定环境变化发生的时间。它可能会揭示一些关于西南极洲这一部分接地带稳定性的重要信息，该地区长期以来被认为是稳定的。在这个远离人类视线的黑暗地方，重大的环境变化可能已经在进行中，这可能会影响冰盖滑入海洋的速度，以及随之而来的全球海平面可能上升的速度。
这一发现及其影响非常初步。研究人员需要将他们的岩芯带回美国进行研究，以便他们可以确定变化发生的时间，考虑其他证据线索，并对可能发生哪种环境变化得出自己的结论。
钻孔中的水不断重新冻结，并且由于周围冰层的极端压力，孔本身正在逐渐挤压闭合。但是该团队计划将其保持开放至 1 月 20 日左右，在此期间，他们还将从接地带采集生物样本。我将在稍后发布一篇帖子，描述对生命（微生物、动物或其他生物）的寻找。当摄像机返回其第一张模糊的底部照片时，没有看到任何特别大或凶猛的东西。但是，随着生物学家提取并仔细检查泥浆和水样本，可能会有更多发现。