松島冰川位於南極洲西部的一部分,是全球海平面上升的最大單一來源。
這是因為這座巨大的冰川構成了南極洲西部冰蓋的10%,正在迅速變薄,使得越來越多的陸地冰川流入海洋。這種快速變薄的速度和持續時間將決定未來海平面上升的速度。
現在,來自英國南極考察處的 一組研究人員與哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的科學家合作,發現了關於松島冰川過去如何變薄的重要資訊,這可能為預測其未來融化的速度提供線索。
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英格蘭杜倫大學的研究員邁克·本特利說:“這篇論文有點像在說,看,這就是這座特殊冰川的能力。”他是這篇論文的共同作者。
近年來,松島冰川的消融速度加快。2002年至2007年間,衛星測量顯示,冰川接地線(冰川從陸地過渡到海洋的位置)的冰層以每年1.2米至6米的速度變薄。
但科學家們不知道這種速度會持續幾年、幾十年還是幾個世紀。為了理解這一點,他們求助於過去,看看該地區冰川以前的行為。
如果關於這些冰川古代行為的線索可以作為參考,那麼松島冰川很可能在未來許多年內繼續以高速率變薄。
本特利說:“我們首次展示的是,在8000年前,這座冰川就能夠以我們現在看到的速度變薄,第二個發現是,這種變薄持續了幾十年,甚至可能是幾個世紀。”
岩石碎片中的線索
為了瞭解8000年前已經不存在的冰川的變薄速度,科學家們轉向了從巨大冰蓋中突出的山脈。這些山脈與松島冰川相鄰,幷包含一條流入松島冰川的未命名冰川。
這類山脈被稱為努納塔克,這個詞源於因紐特語,指的是山脈或山脊上暴露在外的部分,其餘部分被冰雪覆蓋。
這些努納塔克山脈的較高層曾經被冰川覆蓋,但現在是裸露的岩石。而一些被遠古冰川遺留下來的岩石也包含著關於它們來源冰川的線索。
本特利解釋說,從山上流下的冰川會攜帶各種碎片。但一些碎片,如巨石,會掉落並留在冰川后退的地方。在被留下之前,巨石被冰川覆蓋,因此沒有暴露在陽光下。然而,一旦冰川后退,它們就會暴露在陽光下。
這留下了一種時間戳。“如果你有一個冰蓋覆蓋著岩石,它也會覆蓋岩石,使其免受宇宙射線的照射,”拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的地球化學家約爾格·舍費爾說,他的實驗室分析了冰川留下的岩石。
宇宙射線在岩石中產生稀有化學物質,透過分析這些化學同位素的濃度,舍費爾實驗室的研究人員能夠確定岩石首次暴露在陽光下的時間——從而確定它們何時被冰川遺留下來。
研究人員在松島冰川附近的兩個努納塔克山脈上採集了遺留下來的巨石樣本。巨石的高度相差100米(328英尺)。如果冰川移動緩慢,那麼較高海拔岩石和較低海拔岩石的暴露日期將有很大差異。
然而,研究人員發現,高海拔和低海拔岩石的暴露日期基本相同——7900年前。這意味著冰川變薄和後退的速度非常快,在很短的時間內就損失了100米的高度。
本特利說:“這裡的冰川過去必須以每年約1米的速度變薄了幾十年,甚至可能是幾個世紀。”
一種觀點認為,如果過去發生過這種情況,那麼未來也可能再次發生——這意味著松島冰川可能會在很長一段時間內繼續顯著變薄。
過去速度很快,但未來仍不確定
舍費爾說:“我們現在看到的與8000年前開始時非常相似。”“不幸的是,氣候強迫比8000年前快得多。”
研究人員還試圖解釋冰川在8000年前變薄如此之快的機制。他們提出了兩個原因。
一種情景是,將冰川及其冰架固定在原地的水下地質特徵發生了移動,使得冰川更快地流入海洋。研究人員沒有找到證據支援這一點,但他們也不能排除這種可能性。
他們列出的另一種可能性是,冰川的冰架部分被溫暖的海洋從下方融化,這與今天冰架正在發生的情況類似。
如果最終證明這種情況屬實,那麼8000年前發生的事情與現在正在發生的事情之間的相似之處將更加強烈。
華盛頓大學的埃裡克·斯蒂格是一位南極冰研究領域的領先研究員,他在一封電子郵件中表示,第二種情景“是一個非常合理的解釋,但很難最終證明(因為這發生在8000年前!)”。
斯蒂格稱這篇論文“非常出色、非常有趣且具有創新性”,但也告誡不要在過去事件和未來事件之間建立過多聯絡。
斯蒂格說:“這裡非常重要的一點是,新的發現表明,松島冰川曾經大得多,並迅速變薄到接近目前的規模。這對於它在未來幾十年進一步變薄會發生什麼,幾乎沒有提供什麼資訊。”
雖然有些人可能將過去和今天再次發生的冰川快速變薄視為南極洲西部冰蓋正接近由人為氣候變化驅動的崩潰的證據,但斯蒂格表示,在目前階段,科學家們只是不知道情況是否如此。
“時間會證明一切,”他說。
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