科學家們鑽探到了世界海洋中最偏遠的深處之一：南極洲一個隱蔽的海岸，位於 740 米厚的冰層之下，距離南極主要冰架的海邊數百公里。人類從未見過這個地方；到達那裡需要七年的規劃和 450 噸的燃料和裝備。但是，瞭解在如此遠離人類視線的地方正在發生的事情，對於預測未來南極冰蓋在氣溫上升情況下的命運至關重要。我透過衛星電話聯絡到了身處偏遠地區的這些研究人員，他們報告說，他們已經發現了一個奇怪的環境變化跡象，這可能對巨大冰蓋的穩定性產生影響。
該團隊鑽探進入了一個被稱為“接地帶”的水下區域，巨大的惠蘭斯冰流（位於南極大陸上）從西南極洲的海岸線滲出，流入漂浮在海洋上的巨大冰川冰板。這塊被稱為羅斯冰架的冰板，覆蓋面積相當於法國。“我們已經進入了羅斯海的一個狹窄河口，它進入了這個區域，在漂浮冰層之下，”來自北伊利諾伊大學（N.I.U.）的冰川學家羅斯·鮑威爾說，他與另外兩名研究人員共同領導著一個由 40 名科學家、冰鑽工和技術人員組成的團隊，他們乘坐滑雪飛機飛往西南極冰蓋。（2013 年，我曾陪同他們中的一些人進行了一次南極考察。那次考察和這次考察都由國家科學基金會資助。）這個與世隔絕的海水腔，位於接地帶，深深地位於冰架的后角——距離冰緣與公海交匯處 850 公里。
接地帶——冰層從本應是南極海岸線的泥濘底部抬升起來，開始漂浮在海洋上——起到了剎車的作用，控制著流入其中的冰川的速度。而速度對於全球變暖至關重要。西南極洲周邊的一些冰川正在接收來自深層溫暖洋流的更多熱量，這些洋流從接地線融化冰層，釋放剎車，導致冰川流動並更快地向海洋傾瀉冰山。由於這個過程，沿著西南極洲阿蒙森海海岸（惠蘭斯以東數百公里）的一些冰川已經加速了高達 60%。
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惠蘭斯冰流和它兩側的少數主要冰川被認為相對能夠抵抗這些海洋驅動的影響。與南極洲的大多數冰川不同，惠蘭斯冰流目前每年略微減速——這是一個複雜的機械反饋迴圈的一部分，該迴圈導致一些冰川週期性地停止和重新啟動。 2007 年，一個研究小組使用穿冰雷達報告說，在惠蘭斯冰流的接地帶發現了一個 30 米厚的沉積物楔形物。這個沙質堆實際上導致滲出的冰減速，堆積並在其後略微增厚——提供了一個緩衝，可以在面對那些暖流時穩定冰蓋。至少理論上是這樣，但在本週之前，沒有人直接觀察過接地帶。該團隊的首次觀察已經對我們長期以來對這些冰川長期穩定性的假設提出了質疑。
淤泥意味著生命
惠蘭斯鑽井營地坐落在赤道以南 84 度的風蝕雪原中。有時可以看到 95 公里以南的橫貫南極山脈；南極點位於那些山脈後面的高原上，距離 625 公里。
上週南極洲的夏季氣溫徘徊在華氏 20 多度（零下 6.5 至零下 1.5 攝氏度）——比現在美國中西部部分地區還要溫暖——本週早些時候，氣溫達到了酷熱的華氏 34 度（1 攝氏度）。隨著居住者環境體溫的升高，以及從 24 小時日光中吸收的熱量融化了下面的積雪，單人睡帳篷正在慢慢下沉。來自蒙大拿州立大學的微生物學研究生特里絲蒂·維克-梅傑斯描述了一種進入她自己下沉的住所所需的“受控面部著地”動作。順便說一句，睡覺並不那麼容易。具有諷刺意味的是，帳篷可能會變得非常暖和。科學家們正在輪班工作，有時長達 20 個小時。為了讓事情真正有趣，兩臺柴油發電機，每臺都有汽車那麼大，不停地轟鳴，因為它們發出 450 千瓦的電力來為鑽機供電。
一組冰鑽工（一種罕見的職業，但在南極洲至關重要）上週花了三天時間在冰層中鑽了一個洞。他們使用從一公里長、腳踝粗細的凱夫拉爾軟管末端噴出的熱水射流來完成這項工作。隨著孔的加深，軟管逐漸被釋放到孔中。
鑽探人員在半途中遇到了一個意想不到的小故障，但這是一個具有科學意義的小故障。鑽機的過濾器（用於清潔從鑽孔中泵出的水）被黑色粉塵堵塞——“來自過去某次大型火山爆發的火山灰”，加州大學聖克魯茲分校的冰川學家斯瓦韋克·圖拉奇克推測道，他研究該地區已有二十年，並且是鑽探專案的共同負責人。在冰層中發現一層火山灰並不奇怪：西南極冰蓋橫跨一個廣闊的大陸裂谷帶，已知該裂谷帶蘊藏著火山，其中一些暴露在地表，另一些則密封在冰層下。從那些火山噴出的火山灰 периодически 沉降在冰蓋上；這些火山灰被數千年來降落的雪覆蓋，壓縮成懸浮在積聚冰層中的薄層。
鑽探人員最終於太平洋時間 1 月 7 日下午 3:55 到達冰蓋底部。鑽孔中的水位飆升了 6 米，表明來自冰層下方的加壓海水噴入了孔底。當從孔中抬起鑽頭的金屬噴嘴時，工人們發現粗糙、粘稠的泥漿粘在上面——證明確實到達了底部。來自 N.I.U. 的微體古生物學家裡德·謝勒將一些泥漿塗在玻璃載玻片上，並將其滑到小型摺疊式野外顯微鏡的鏡頭下。他發現了古代矽藻殼的玻璃碎片——微小的浮游植物的遺骸，它們在過去溫暖的時期生活在這裡，當時淺海覆蓋了西南極洲的大部分地區。他看到的一種矽藻殼，形狀像一條短小的分節蠕蟲，今天已經滅絕，但在 1000 萬到 600 萬年前生活過。
鵝卵石掌握著秘密
此後不久，研究人員將一個攝像機放入孔中。在接近一公里的緩慢下降過程中，攝像機顯示出冰孔起伏、鏡面般的孔壁從眼前掠過。然後，在 715 米深處，影像突然變黑，被從冰中釋放出來的濃稠的粉砂和粘土雲霧籠罩，因為鑽頭融化了它的路徑。冰底部的幾英尺可能堆滿了這樣的碎屑，這些碎屑是冰川在數千年來滑過南極洲隱藏的面孔時拾取的。
攝像機很快從這個“黑色區域”（營地的人們這樣稱呼它）中出現，進入了冰層下方的開闊的清澈海水中。這個延伸到冰層下方的薄薄的海洋層被證明有 10 米深，攝像機最終停在了下面的底部，顯示底部是泥濘的，散落著鵝卵石——一片平坦、貧瘠的區域，沒有任何大型海洋生物的明顯跡象，如海蛇尾、海綿或蠕蟲。
散落在底部的鵝卵石立即提供了有關此處冰蓋下物理環境的線索。“你在普通海底不會得到這種物質，”鮑威爾說。“通常在海底 700 米深處，你積累的是非常細小的物質”——灰塵或粉砂，細小到足以被水流或風攜帶，遠離陸地而不會沉澱出來。這是該團隊兩年前在鑽探進入接地帶上游 95 公里的惠蘭斯冰下湖時發現的情況；那裡的冰層正以每年幾枚硬幣厚度的速度非常緩慢地從冰川底部融化，因為熱量從地球深處滲出。但在接地帶，冰層底部的融化速度可能會更快。“這些石頭在冰層融化後從冰層中掉出來，然後坐在海底，”鮑威爾說。這些資訊最終可能有助於他們估算一個重要的數字：海水在接地帶融化冰層的速率。
自從該團隊首次看到底部以來，已經從底部提取了幾個泥芯。一些鵝卵石是花崗岩或石英。南極洲冰層下的大陸地質幾乎不為人知，但事實證明，這些岩石與在橫貫南極山脈部分地區看到的岩石相似。西南極洲的廣闊裂谷帶被認為類似於美國西部的盆地和山脈地區，在那裡，大陸地殼的拉伸產生了由向上傾斜的山脈和充滿沉積物的低窪盆地交替的地形。圖拉奇克說，那些花崗岩和石英塊可能起源於上游幾公里處，惠蘭斯冰流在那裡滑過美國西部風格的山脊之一。
那個隱藏的山脊形成了一個粘性點，它以深刻的方式影響著惠蘭斯冰流的行為：雖然其他冰川持續流動，但惠蘭斯冰流大部分時間都靜止不動，然後每天向前猛衝兩次，每次推進大約 45 釐米。這些猛衝會產生冰震，相當於 7 級大地震，並且可以被數百公里外的地震儀檢測到。冰上的人們沒有注意到它們，僅僅是因為它們展開得太慢了——以“冰川”般的速度——在 30 分鐘的時間內。每天兩次的猛衝和冰震被認為是由海洋潮汐抬升冰層引起的，以便冰層可以滑過粘性點，從而緩解自上次漲潮以來冰川上積聚的機械應變。
從冰下海底提取的泥芯已經產生了一個驚人的發現：底部看到的散落的鵝卵石僅出現在薄薄的表面泥漿層中。在該層之下，泥漿只包含沙子。“從外觀上看，環境發生了很大的變化，”鮑威爾說。
這種變化可能發生在五年前，也可能發生在 500 年前。在接下來的幾個月裡，鮑威爾和他的研究生蒂莫西·霍德森將測量泥芯上下微小磁性礦物顆粒的方向，從而使他們能夠確定泥漿和岩石在多久之前被沉積下來，從而確定環境變化發生的時間。它可能會揭示一些關於西南極洲這一部分接地帶穩定性的重要資訊，該地區長期以來被認為是穩定的。在這個遠離人類視線的黑暗地方，重大的環境變化可能已經在進行中，這可能會影響冰蓋滑入海洋的速度，以及隨之而來的全球海平面可能上升的速度。
這一發現及其影響非常初步。研究人員需要將他們的巖芯帶回美國進行研究，以便他們可以確定變化發生的時間，考慮其他證據線索，並對可能發生哪種環境變化得出自己的結論。
鑽孔中的水不斷重新凍結，並且由於周圍冰層的極端壓力，孔本身正在逐漸擠壓閉合。但是該團隊計劃將其保持開放至 1 月 20 日左右，在此期間，他們還將從接地帶採集生物樣本。我將在稍後釋出一篇帖子，描述對生命（微生物、動物或其他生物）的尋找。當攝像機返回其第一張模糊的底部照片時，沒有看到任何特別大或兇猛的東西。但是，隨著生物學家提取並仔細檢查泥漿和水樣本，可能會有更多發現。