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冰流及其較小的同類冰川,不僅僅是靜止不動,看起來寒冷;它們也在緩慢移動,儘管速度不同。當降雪量無法彌補融化造成的損失時,它們也會損失質量。全球變暖加速了這種損失,並可能將海平面升高到災難性的高度。最大的問題是:氣候變化在這個過程中扮演著多重要的角色——以及它在未來的影響是什麼?為了找到答案,科學家們根據他們對全球變暖的瞭解建立了模型,以幫助他們預測其潛在後果。
然而,目前的模型缺少一個主要成分,而一項針對南極洲西部威蘭斯冰流的新研究可能會提供:冰流究竟是如何移動的。找出答案是關鍵,因為它可能揭示是什麼減緩了冰川的速度。
到目前為止,科學家們只觀察到冰川緩慢移動。但是對威蘭斯冰流的研究表明,它的移動方式截然不同,它以斷斷續續的方式向前移動,威蘭斯冰流注入羅斯冰架(世界上最大的陸地和海洋冰體)。
今天發表在《自然》雜誌上的這項研究的主要作者,聖路易斯華盛頓大學地球與行星科學教授道格拉斯·溫斯說,他的團隊發現了證據,表明這片巨大的 60 英里乘 120 英里(95 公里乘 193 公里)的冰層是由其下方水和岩石地形中的地震能量驅動的。他說,研究人員每天檢測到兩次地震波——每次都相當於強大的 7 級地震——顯然來自威蘭斯冰流南端的一個“粘性點”——冰川學家對震中的行話。
以前,科學家們不知道來自一個點的能量可以推動冰流,更不知道這些冰體可以如此有規律地移動。
溫斯最初是在 2001 年至 2003 年期間,在南極點和南極洲麥克默多幹谷使用地震儀(測量和記錄地面振動的儀器,例如地震)監測地震波時,發現了每日的震動。為了查明震動的來源和功能,賓夕法尼亞州立大學地球科學系和地球與環境系統研究所的冰川學家斯里達爾·阿南德克里希南將全球定位系統 (GPS) 監測器安裝在放置在威蘭斯冰流各個位置的杆子上。
阿南德克里希南使用類似於汽車導航的 GPS 系統,能夠跟蹤杆子在威蘭斯冰流上的運動,他每 10 秒測量一次,持續兩週。GPS 指示冰流以冰川學家所說的粘滑運動方式移動:壓力在一個點上積聚——那是粘的部分。當這種壓力變得過大時,應力點下方的地面會移動——這是滑的部分。翻譯過來就是:當下方表面移動時,上方的威蘭斯冰流也會移動。
英格蘭紐卡斯爾大學土木工程和地球科學學院的合著者馬特·金處理了資料,並證實地震訊號確實來自威蘭斯冰流。然後,溫斯搜尋了全球地震儀網路以尋找活動,並探測到冰蓋在數千英里外的澳大利亞和紐西蘭產生的波浪。
那麼,為什麼科學家們以前從未注意到如此強大的地震事件呢?因為它們實際上是無法檢測到的。阿南德克里希南說,他實際上在地震期間站在威蘭斯冰流上,但沒有感覺到它們。原因是:冰蓋以每半小時僅 24 英寸(61 釐米)的蝸牛速度移動。溫斯說,如果冰蓋的速度加快到例如每 10 秒 24 英寸,他本可以感覺到這種移動。
該團隊不確定為什麼地震波會像時鐘一樣發生。但溫斯指出,冰速似乎從羅斯海和羅斯冰架下方的海潮中獲取線索——羅斯海的一部分是漂浮的冰體。隨著潮汐下降,壓力積聚;一旦積聚了一定的壓力,冰層就會滑動。
美國宇航局戈達德太空飛行中心水圈和生物圈科學實驗室負責人羅伯特·賓德施德勒也認為,潮汐會在粘性點上積聚壓力,促使冰層移動。然而,原因仍然是個謎。
他想知道:“僅上升和下降 39.37 英寸(1 米)的潮汐如何影響一塊小到新英格蘭州大小的冰塊?”
一旦他們在威蘭斯冰流的粘性點周圍設定的 GPS 站陣列的結果出來,溫斯的團隊可能會有更好的想法。