麥克默多站坐落在羅斯島南端，靠近南極洲海岸，是世界上最偏遠的城鎮之一。麥克默多站是美國在南極洲的主要前哨站，建立在崎嶇的火山岩露頭上。
麥克默多站沒有永久居民，只有一批又一批來訪的科學家和臨時人員，他們中的一些人在那裡居住長達一年。在人口最多的時候，通常在夏季，這裡容納大約 1,000 人。
他們與外界的唯一聯絡來自衛星系統，這些系統提供有限且脆弱的網際網路訪問。這意味著數百人共享緩慢且斷斷續續的網際網路連線。
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現在，科學家們希望將南極洲帶入 21 世紀。他們正在推動鋪設一條光纖電纜——最快的網際網路技術形式——從紐西蘭或澳大利亞一直延伸到麥克默多站。
明尼蘇達大學的冰川學家彼得·內夫表示，這個想法已經流傳多年。但最近它又開始受到關注。
國家科學基金會上個月贊助了一個為期三天的研討會，以審查這樣一條電纜可能為南極洲帶來的價值。研討會邀請了來自美國、紐西蘭和澳大利亞的研究機構的演講者。
包括內夫在內的研討會組織者正在撰寫一份總結報告，他們希望在本月晚些時候提交給國家科學基金會。與此同時，該機構正計劃最早於下個月開始進行自己的“桌面研究”——彙編關於使電纜成為現實所需的研究和資料。
這並不是國家科學基金會第一次探索這個想法。它過去曾出現過，但後來失去了動力。但最近興趣重新燃起，部分原因是紐西蘭正在進行一系列電纜專案，這可能使美國更容易在不久的將來開始自己的電纜建設工作。
與此同時，人們對提高南極洲科學能力（氣候變化已經在那裡產生深遠影響）的興趣正處於歷史最高水平。
“現在看來，似乎有一個機會真正點燃了國家科學基金會的熱情，”內夫在接受 E&E 新聞採訪時說。“如果他們能夠做到這一點，現在就是時候了。”
“頻寬匱乏”
在典型的夏季，麥克默多站會舉辦一系列活動。各種各樣的科學家——生物學家、氣象學家、海洋學家和冰川學家——來到這裡，在車站的設施或附近的野外營地開展研究專案。
這些努力每年都變得越來越重要。氣候變化正在迅速重塑南極冰蓋，其方式可能會對全球各地的人類社會產生深遠影響。南極洲目前每年損失數千億噸冰，從而導致全球海平面上升。
“我們確實知道，未來海平面將繼續加速上升，”加州大學聖地亞哥分校斯克裡普斯海洋研究所的冰川學家海倫·弗裡克在國家科學基金會研討會上說。“但我們的預測是保守的，因為我們真的不瞭解導致南極洲各地大規模流失的過程。”
充分了解南極洲冰流失的驅動因素是更好地預測海平面上升的關鍵。這意味著需要更多資料。
但是，大量資料對麥克默多站的科學家構成了挑戰。有限的頻寬意味著他們只能將如此多的材料傳輸回美國。通常，研究人員在將資料帶回家到實驗室的硬碟驅動器上之前，無法完全分析他們的資料。
這對科學過程造成了阻礙。這意味著重要的發現可能會在幾個月後才被發現。這也可能給野外研究人員帶來問題。
南極研究通常依賴於靈敏的科學儀器收集的測量資料。如果出現問題——也許儀器需要維修或以某種方式調整——科學家可能在開始處理資料之前不會意識到。等到他們能夠透過衛星將足夠的資料傳輸回家給他們的同事，然後等待收到回覆時，可能為時已晚。
“我想留給你們的主要資訊是，我們的社群在南極洲以外的地方頻寬匱乏，”俄亥俄州立大學的極地氣象學家戴維·布羅姆威奇在研討會上說。“目前尚不具備將時間緊迫、大型——重點是大型——資料集從冰蓋上移走的能力。”
專家表示，光纖電纜可以改變麥克默多站的研究和日常生活。
在網際網路方面通常優先順序較低的在麥克默多工作的非科學家可以獲得更好的連線。日常運營和網路安全工作將更容易開展。改進的影片流可以為科學教育和推廣活動開闢機會。
科學家可以更快地傳送和接收更多資料。
“我們經營著一個小鎮，它的存在是為了支援我們的科學，”國家科學基金會技術開發和極地研究支援經理帕特里克·史密斯在接受 E&E 新聞採訪時說。“這就像試圖運營國際空間站，但由於沒有提供其正常執行以支援他們在上面進行的科學任務所需的東西而使其癱瘓。”
除了更好的網際網路之外，還有其他機會。現在可以將光纖電纜配備特殊的感測器，這些感測器可以收集有關海洋溫度、鹽度和其他科學資料的資訊。這些測量可以為科學家提供更多關於南極洲海岸線變暖的資訊。
“任何更多的觀測都是關鍵，”內夫說。“我們越來越意識到，每次我們認為一些小細節對南極洲的未來無關緊要時，結果證明它確實重要，而且我們總是需要長時間的時間序列資訊來評估：我們今天看到的情況真的非常特殊並且真的超出常態嗎？”
“更廣泛的工具套件”
距離麥克默多站五百英里，一小片建築物孤獨地佇立在世界地理底部。南極點站是一個比麥克默多站更加孤立的前哨站，典型的夏季只有約 150 人，寒冷季節只有幾十人。從二月到十一月的南極冬季，這裡幾乎與外界隔絕——即使飛機也太冷而無法到達。
科學家們在地球上最惡劣的環境之一中隱居，能夠進行幾乎在其他任何地方都不可能進行的研究。
南極點大氣研究天文臺維護著世界上最長的來自南極內陸的連續氣象資料集之一。它監測世界上最清潔空氣的一些大氣化學成分。與此同時，南極點獨特的氛圍使天體物理學家能夠探測到難以捉摸的亞原子粒子，稱為中微子，這項研究可以為他們提供關於宇宙起源和未來的線索。
密歇根州立大學的物理學家內森·懷特霍恩表示，這些研究每天收集數 TB 的資料——並且它們正在擴充套件過程中。他說，在十年左右的時間裡，南極點物理學家可能會收集比歐洲核子研究中心的大型強子對撞機（世界上最強大的粒子加速器）更多的資料。
但是，南極點站的衛星訊號甚至比其他地方更加不穩定。通常，它每天只能獲得幾個小時的訊號突發。南極點研究人員通常只能將約 10% 的資料傳輸回家——其餘資料必須透過硬碟驅動器運送。
由於車站一年中的大部分時間都無法進入，科學家通常每年只運送一次所有硬碟驅動器——當飛機能夠透過時。
“您將資料積累到 11 月，將其放在飛機上，保留一個備份副本，以防飛機上的貨物發生意外——然後在大約一個月後，它會運回美國，”懷特霍恩說。
現在，南極點研究人員希望連線到麥克默多的電纜能夠幫助他們解決自己的資料問題。如果這兩個站點能夠以某種方式連線起來——也許是透過在冰面上鋪設第二條電纜——那麼南極點科學家也可以將更大容量的資料傳輸回他們的家庭實驗室。
懷特霍恩說，即使在沒有第二條電纜的情況下，從南極點到麥克默多的衛星傳輸資料也比從南極點到最近的資料中心紐西蘭或澳大利亞更容易。從那裡，資料可以透過電纜快速傳送。
南極點科學家並不是唯一夢想遠大的人。其他南極洲科學家設想麥克默多成為羅斯海沿岸以及可能更遠遍佈南極洲的研究站點的中央資料中心。
科羅拉多礦業學院的冰川學家馬修·西格弗裡德在研討會上說，這個想法對冰專家來說尤其珍貴。為了真正瞭解南極冰蓋正在發生什麼，科學家需要收集來自整個大陸站點的資料。
冰川學家在野外使用的儀器型別可以收集大量資料，其中一些資料量級為每分鐘千兆位元組。西格弗裡德建議，在理想的世界中，麥克默多可以作為更偏遠野外站點的資料中心。
這仍然留下了一個問題，即這些野外站點將如何連線到麥克默多。但是，麥克默多的可靠訊號至少可以為連線到未來其他站點開啟大門。
西格弗裡德說，任何未來的麥克默多電纜“真的需要被視為更廣泛的工具套件的一部分，以幫助改變我們的科學”。
後續步驟
國家科學基金會技術開發經理史密斯表示，麥克默多電纜的概念在國家科學基金會中已經流傳了至少十年。當時，國家科學基金會委託一家海底電纜諮詢公司進行了一項研究，該研究表明“理論上是可能的——但是您需要解決很多很多細節”，史密斯說。
隨著其他專案優先，這個想法失去了動力。但去年，當智利政府宣佈其自己的跨洋電纜專案，從南美洲延伸到紐西蘭和澳大利亞時，興趣再次浮出水面。最近，紐西蘭宣佈計劃在其南島尖端建造其首個超大規模資料中心——國家科學基金會曾考慮將其作為電纜登陸點的地點。
這些型別的專案可能會使美國更容易開始其電纜工作。如果多個方面都有興趣在同一地點建造電纜登陸基礎設施，那麼他們通常可以合作並分攤成本，這樣做更經濟。
隨著電纜的想法重新流行，國家科學基金會正在迅速努力弄清楚它是否真的可行。冰冷的南極洲海岸線並非安裝光纖電纜的最容易的地方——仍然需要進行大量研究，以瞭解如何實現它以及是否值得付出成本。
目前，參與最近研討會的科學家正忙於為國家科學基金會編寫一份報告，概述對南極研究的影響。與此同時，國家科學基金會正計劃委託一項關於電纜所需的工程要求的研究，可能在其他聯邦機構的協助下進行。
史密斯表示，該研究最早可能在 8 月開始。其結果將決定國家科學基金會是否繼續推進該專案。如果確實如此，那麼安裝電纜可能仍需數年時間。
“目前這一切都只是探索性的——我們尚未做出任何承諾，因為我們瞭解的資訊還不夠，”史密斯告誡說。“我們將繼續關注它，看看它會走向何方。”
但他對當前的對話感到充滿希望，史密斯補充道。
“我們仍然有很多工作要做，”他說。“但至少我認為研討會上的討論非常令人鼓舞，非常令人興奮。”
轉載自 E&E 新聞 經 POLITICO, LLC 許可。版權所有 2021 年。 E&E 新聞為能源和環境專業人士提供重要新聞。