麦克默多站坐落在罗斯岛南端，靠近南极洲海岸，是世界上最偏远的城镇之一。麦克默多站是美国在南极洲的主要前哨站，建立在崎岖的火山岩露头上。
麦克默多站没有永久居民，只有一批又一批来访的科学家和临时人员，他们中的一些人在那里居住长达一年。在人口最多的时候，通常在夏季，这里容纳大约 1,000 人。
他们与外界的唯一联系来自卫星系统，这些系统提供有限且脆弱的互联网访问。这意味着数百人共享缓慢且断断续续的互联网连接。
支持科学新闻事业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
现在，科学家们希望将南极洲带入 21 世纪。他们正在推动铺设一条光纤电缆——最快的互联网技术形式——从新西兰或澳大利亚一直延伸到麦克默多站。
明尼苏达大学的冰川学家彼得·内夫表示，这个想法已经流传多年。但最近它又开始受到关注。
国家科学基金会上个月赞助了一个为期三天的研讨会，以审查这样一条电缆可能为南极洲带来的价值。研讨会邀请了来自美国、新西兰和澳大利亚的研究机构的演讲者。
包括内夫在内的研讨会组织者正在撰写一份总结报告，他们希望在本月晚些时候提交给国家科学基金会。与此同时，该机构正计划最早于下个月开始进行自己的“桌面研究”——汇编关于使电缆成为现实所需的研究和数据。
这并不是国家科学基金会第一次探索这个想法。它过去曾出现过，但后来失去了动力。但最近兴趣重新燃起，部分原因是新西兰正在进行一系列电缆项目，这可能使美国更容易在不久的将来开始自己的电缆建设工作。
与此同时，人们对提高南极洲科学能力（气候变化已经在那里产生深远影响）的兴趣正处于历史最高水平。
“现在看来，似乎有一个机会真正点燃了国家科学基金会的热情，”内夫在接受 E&E 新闻采访时说。“如果他们能够做到这一点，现在就是时候了。”
“带宽匮乏”
在典型的夏季，麦克默多站会举办一系列活动。各种各样的科学家——生物学家、气象学家、海洋学家和冰川学家——来到这里，在车站的设施或附近的野外营地开展研究项目。
这些努力每年都变得越来越重要。气候变化正在迅速重塑南极冰盖，其方式可能会对全球各地的人类社会产生深远影响。南极洲目前每年损失数千亿吨冰，从而导致全球海平面上升。
“我们确实知道，未来海平面将继续加速上升，”加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的冰川学家海伦·弗里克在国家科学基金会研讨会上说。“但我们的预测是保守的，因为我们真的不了解导致南极洲各地大规模流失的过程。”
充分了解南极洲冰流失的驱动因素是更好地预测海平面上升的关键。这意味着需要更多数据。
但是，大量数据对麦克默多站的科学家构成了挑战。有限的带宽意味着他们只能将如此多的材料传输回美国。通常，研究人员在将数据带回家到实验室的硬盘驱动器上之前，无法完全分析他们的数据。
这对科学过程造成了阻碍。这意味着重要的发现可能会在几个月后才被发现。这也可能给野外研究人员带来问题。
南极研究通常依赖于灵敏的科学仪器收集的测量数据。如果出现问题——也许仪器需要维修或以某种方式调整——科学家可能在开始处理数据之前不会意识到。等到他们能够通过卫星将足够的数据传输回家给他们的同事，然后等待收到回复时，可能为时已晚。
“我想留给你们的主要信息是，我们的社区在南极洲以外的地方带宽匮乏，”俄亥俄州立大学的极地气象学家戴维·布罗姆威奇在研讨会上说。“目前尚不具备将时间紧迫、大型——重点是大型——数据集从冰盖上移走的能力。”
专家表示，光纤电缆可以改变麦克默多站的研究和日常生活。
在互联网方面通常优先级较低的在麦克默多工作的非科学家可以获得更好的连接。日常运营和网络安全工作将更容易开展。改进的视频流可以为科学教育和推广活动开辟机会。
科学家可以更快地发送和接收更多数据。
“我们经营着一个小镇，它的存在是为了支持我们的科学，”国家科学基金会技术开发和极地研究支持经理帕特里克·史密斯在接受 E&E 新闻采访时说。“这就像试图运营国际空间站，但由于没有提供其正常运行以支持他们在上面进行的科学任务所需的东西而使其瘫痪。”
除了更好的互联网之外，还有其他机会。现在可以将光纤电缆配备特殊的传感器，这些传感器可以收集有关海洋温度、盐度和其他科学数据的信息。这些测量可以为科学家提供更多关于南极洲海岸线变暖的信息。
“任何更多的观测都是关键，”内夫说。“我们越来越意识到，每次我们认为一些小细节对南极洲的未来无关紧要时，结果证明它确实重要，而且我们总是需要长时间的时间序列信息来评估：我们今天看到的情况真的非常特殊并且真的超出常态吗？”
“更广泛的工具套件”
距离麦克默多站五百英里，一小片建筑物孤独地伫立在世界地理底部。南极点站是一个比麦克默多站更加孤立的前哨站，典型的夏季只有约 150 人，寒冷季节只有几十人。从二月到十一月的南极冬季，这里几乎与外界隔绝——即使飞机也太冷而无法到达。
科学家们在地球上最恶劣的环境之一中隐居，能够进行几乎在其他任何地方都不可能进行的研究。
南极点大气研究天文台维护着世界上最长的来自南极内陆的连续气象数据集之一。它监测世界上最清洁空气的一些大气化学成分。与此同时，南极点独特的氛围使天体物理学家能够探测到难以捉摸的亚原子粒子，称为中微子，这项研究可以为他们提供关于宇宙起源和未来的线索。
密歇根州立大学的物理学家内森·怀特霍恩表示，这些研究每天收集数 TB 的数据——并且它们正在扩展过程中。他说，在十年左右的时间里，南极点物理学家可能会收集比欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（世界上最强大的粒子加速器）更多的数据。
但是，南极点站的卫星信号甚至比其他地方更加不稳定。通常，它每天只能获得几个小时的信号突发。南极点研究人员通常只能将约 10% 的数据传输回家——其余数据必须通过硬盘驱动器运送。
由于车站一年中的大部分时间都无法进入，科学家通常每年只运送一次所有硬盘驱动器——当飞机能够通过时。
“您将数据积累到 11 月，将其放在飞机上，保留一个备份副本，以防飞机上的货物发生意外——然后在大约一个月后，它会运回美国，”怀特霍恩说。
现在，南极点研究人员希望连接到麦克默多的电缆能够帮助他们解决自己的数据问题。如果这两个站点能够以某种方式连接起来——也许是通过在冰面上铺设第二条电缆——那么南极点科学家也可以将更大容量的数据传输回他们的家庭实验室。
怀特霍恩说，即使在没有第二条电缆的情况下，从南极点到麦克默多的卫星传输数据也比从南极点到最近的数据中心新西兰或澳大利亚更容易。从那里，数据可以通过电缆快速发送。
南极点科学家并不是唯一梦想远大的人。其他南极洲科学家设想麦克默多成为罗斯海沿岸以及可能更远遍布南极洲的研究站点的中央数据中心。
科罗拉多矿业学院的冰川学家马修·西格弗里德在研讨会上说，这个想法对冰专家来说尤其珍贵。为了真正了解南极冰盖正在发生什么，科学家需要收集来自整个大陆站点的数据。
冰川学家在野外使用的仪器类型可以收集大量数据，其中一些数据量级为每分钟千兆字节。西格弗里德建议，在理想的世界中，麦克默多可以作为更偏远野外站点的数据中心。
这仍然留下了一个问题，即这些野外站点将如何连接到麦克默多。但是，麦克默多的可靠信号至少可以为连接到未来其他站点打开大门。
西格弗里德说，任何未来的麦克默多电缆“真的需要被视为更广泛的工具套件的一部分，以帮助改变我们的科学”。
后续步骤
国家科学基金会技术开发经理史密斯表示，麦克默多电缆的概念在国家科学基金会中已经流传了至少十年。当时，国家科学基金会委托一家海底电缆咨询公司进行了一项研究，该研究表明“理论上是可能的——但是您需要解决很多很多细节”，史密斯说。
随着其他项目优先，这个想法失去了动力。但去年，当智利政府宣布其自己的跨洋电缆项目，从南美洲延伸到新西兰和澳大利亚时，兴趣再次浮出水面。最近，新西兰宣布计划在其南岛尖端建造其首个超大规模数据中心——国家科学基金会曾考虑将其作为电缆登陆点的地点。
这些类型的项目可能会使美国更容易开始其电缆工作。如果多个方面都有兴趣在同一地点建造电缆登陆基础设施，那么他们通常可以合作并分摊成本，这样做更经济。
随着电缆的想法重新流行，国家科学基金会正在迅速努力弄清楚它是否真的可行。冰冷的南极洲海岸线并非安装光纤电缆的最容易的地方——仍然需要进行大量研究，以了解如何实现它以及是否值得付出成本。
目前，参与最近研讨会的科学家正忙于为国家科学基金会编写一份报告，概述对南极研究的影响。与此同时，国家科学基金会正计划委托一项关于电缆所需的工程要求的研究，可能在其他联邦机构的协助下进行。
史密斯表示，该研究最早可能在 8 月开始。其结果将决定国家科学基金会是否继续推进该项目。如果确实如此，那么安装电缆可能仍需数年时间。
“目前这一切都只是探索性的——我们尚未做出任何承诺，因为我们了解的信息还不够，”史密斯告诫说。“我们将继续关注它，看看它会走向何方。”
但他对当前的对话感到充满希望，史密斯补充道。
“我们仍然有很多工作要做，”他说。“但至少我认为研讨会上的讨论非常令人鼓舞，非常令人兴奋。”
转载自 E&E 新闻 经 POLITICO, LLC 许可。版权所有 2021 年。 E&E 新闻为能源和环境专业人士提供重要新闻。