气候变暖以外,南极冰层流失的其他真相

 

原著 DAVE MOSHER
翻译 Chenxiao Huang 校对 Chu Han  编辑 南上

南极洲Nansen冰架上因表面冰融化造成的瀑布。(C.Yakiwchuck/ESA Business Insider)

南极洲Nansen冰架上因表面冰融化造成的瀑布。(C.Yakiwchuck/ESA Business Insider)

 
 

由于两百年来人类活动所排放的碳以及其带来的全球气候变暖,南极洲如今从大气中摄取着非常多的热量。

越来越多的研究人员认为,这块冰封的南方大陆还面对着来自地表以下的大量热量 – 岩浆穿透地幔向上喷发,穿透地壳散发热量,令南极洲底部的冰层融化。

30年前科学家首次提出该现象:在南极洲西部尤为强烈,冰层流失最为剧烈,这也导致了海平面上升。然而,只有极少科学家相信这个现象,至少不是首次发生。

美国航天局(NASA)喷气推进实验室的气候学家兼冰层研究员海莲娜·塞鲁西一篇新闻稿说,“我认为这种想法太疯狂了。如果吸收了如此多的热量,顶部的冰层怎么可能完好无损。”

南极洲冰川流速。(美国航天局NASA哥达德太空飞行中心科学可视化工作室提供)

南极洲冰川流速。(美国航天局NASA哥达德太空飞行中心科学可视化工作室提供)

然而,塞鲁西与其他学者发表新研究表示,现已通过电脑模拟证实了灼热地幔融化冰川的事实。

这份研究报告发表于9月1日出版的《地球物理学研究期刊:固态地球》。

 

从深处涌起

 

地球的内热总能加热地表,这也包括全球各地冰层下的岩石。尽管部分冰层从下至上融化,但冰层顶部雪和冰的总量仍然能补足流失的冰层。

然而,多年以来,负责研究南极洲冰川融化的学者们已经详细解释了南极洲西部的异常现象。卫星数据显示,南极洲西部冰川变薄的现象要比南极洲任何一处都要剧烈。

南极洲西部的冰川变薄最为剧烈。(欧洲航天局/星球视野)

南极洲西部的冰川变薄最为剧烈。(欧洲航天局/星球视野)

工业革命以来,南极和北极变暖的速度比地球上其他地方要快得多,而这种现象在南极洲的表现就是表层冰川融化,使得液态水在表层堆积,这也可能导致一块面积接近美国特拉华州的大冰块,已经接近从南极冰架断裂剥离

但是气候变暖并不能完全地解释南极洲不断增加的冰层流失。因此,近些年来,研究人员已经从更深层次方面来寻求答案了。

 

冰层之下的秘密

 

其中一批研究人员发现并记录了一个庞大的冰下湖和冰下河系统,并通过钻进冰层的方式进行探索

冰下水系在冰川从雪山流向大海的运动中充当了润滑剂的角色,在南极洲南部的一些储存着大量冰下液态水的地方,这种运动和冰川融化速度要高于南极洲其他地方。

南极洲的地下湖。(国家科学基金会/泽娜·德列茨基)

南极洲的地下湖。(国家科学基金会/泽娜·德列茨基)

科学家也对南极洲底部一块神秘的、名为玛丽·伯德兰(Marie Byrd Land Dome)的圆顶状隆起进行了挖掘。一开始,科学家们认为那里的地壳要更厚,然而地震测量数据并不支持此种说法

还有一些别的因素导致这块区域隆起,而近期通过三维探地雷达探测地壳和地幔得出地震成像图显示,在南极洲西部底下有热岩在流动。(正如同声波在液体和固体中的传播相对较慢,地震波在遇到更热、更加胶粘的、密度更小的岩石时传播速度也会减慢。)

由于这可能正是地幔的一种不规则性,塞鲁西和她的同事们借来了一种用于模拟黄石国家公园底下大规模岩浆喷发的电脑模型。

测量结果显示的南极洲西部底层岩浆的喷发。(海莲娜塞鲁西等/ JGR Solid Earth; Business Insider)

测量结果显示的南极洲西部底层岩浆的喷发。(海莲娜塞鲁西等/ JGR Solid Earth; Business Insider)

根据美国航天局喷气推进实验室的说法,研究人员运用了所有已知的关于地幔的物理法则,通过研究南极洲及其冰层,包括它们的高度变化、运动、运动导致的摩擦、融化速率等,最后制作出了数十种模拟。

这些模拟都显示从一次岩浆喷发中散发出来的热量要比美国地底堆积的普通、非火山地幔要高出三倍。而和黄石国家公园地底的地幔相比,这些热输出可达到火山活动活跃地区的百分之七十五。

研究人员在文献中写道,当他们将这些热输出数据和南极洲冰川底部融化速率进行对比时,除了南极洲西部以外,他们并没有发现吻合之处,。在南极洲西部,地壳上的一个裂痕或者裂缝都能使得热量快速向上逃离。

研究人员说,“在没有喷发式热源的情况下,我们的模拟显示地球内部的加热以及地壳的能源并不足以产生如此巨量的底层冰川融水。”


该英语原文最初于2017年11月10日发表于Business Insider,作者为DAVE MOSHER