在格陵兰岛西部,体育场大小的冰块从康格拉苏普冰川高耸的冰面上坠落。猛烈的水下融水流从它的底部喷涌而出,由于悬浮的泥浆和沙子的急流,水面下的能见度几乎为零。难怪科学家们从未探索过这个大漩涡。
然而今天,他们派出了一艘价值数百万美元的远程操作潜艇,这可能会导致它的死亡。正如凯尔特探险者号研究船上的科学家们反复说的那样:“这是一项高风险、高回报的任务。”
奖励是解决一个可能改变对气候危机最深远的长期影响的理解的谜团:海平面上升。由冰盖支撑的冰川正在日益瓦解,而这一进程将以多快的速度加速,将直接影响到全球沿海大城市的10亿人口。
然而,目前的模型没有考虑到一个重要的可能因素:一些冰川在它们前面堆积的巨大的地面岩石堆,挡住了它们的路径,使它们与越来越热的海洋隔绝。它们可以起到“减速带”的作用,有效减缓全球变暖的影响。但它所起的作用是未知的,因为研究人员从来没有能够仔细观察巨大的冰川、岩石和海洋交汇的地狱地带。
现在,他们是。“哦,天哪,那是什么?”来自德克萨斯大学的科考队首席科学家金妮·卡塔尼亚教授说。她看着船上紧张的控制室里的屏幕。潜水器发出的声纳信号显示冰川中有一个巨大的水下洞穴。
工程师维克多·纳克利奇(Victor Naklicki)驾驶潜艇,在10个小时的潜水中,他的注意力非常集中。后来,他说:“在那里真是太疯狂了——我们看到了一个大洞,你可以感觉到(潜艇的)推进器非常努力地工作,以免被吸进去。我们进入了50米深的地方,但更深了——那是一个深渊。”
他说,进入水下的举动违背了所有传统的驾驶智慧,因为把远程操作的潜艇放在任何地方都意味着,如果出现问题,它就无法浮回水面。“但它的好处是收集了以前从未收集过的数据。”
最大的奖励是采集冰川脚下堆积的沉积物的核心样本——之前没有人能接近500米。但是,在零能见度的情况下,在驾驶车辆的同时,巧妙地操纵机械臂是非常困难的。Naklicki说:“这就像你在纽约布法罗的暴风雪中开车,同时在后座上做折纸,因为汽车以每小时60英里的速度行驶。”
这艘名为“冰下涅瑞德”(NUI)的潜水器还有其他近距离擦过的地方。泥浆和沙子一度倾泻25公斤到车辆上,威胁要将其搁浅。在另一次潜水中,一座有45个足球场那么大的冰山从冰川上坠落——如果没有意外的发射延迟,NUI可能已经被压碎了。“我们躲过了一劫,”来自伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的NUI团队的另一位成员罗斯玛丽·洛尔(Rosemary Loer)说。
“但是,当科学家们站在你身后,他们会说:‘哦,我的上帝。这太疯狂了。我们从未预料到这一点。这改变了一切’,”Naklicki说。
NUI的数据对于解开沉积物滩如何减缓冰川破裂的谜团至关重要。卡塔尼亚说:“对格陵兰岛未来的模型预测到处都是。”“过去有记录显示海平面上升速度非常快,那么,这种情况有可能再次发生吗?”我们对气候系统的干扰已经够大了。”在格陵兰冰盖可能崩塌的警告中,这将使海平面上升7米,更好地了解世界地图何时可能被重新绘制是至关重要的。
来自佛罗里达大学的约翰·耶格教授领导了这艘探险船上的沉积物专家:“在佛罗里达,我们清楚地看到海平面已经上升:那里的沿海城市已经在涨潮时被淹没了。很多预测模型都没有考虑到我们在这里看到的,这是冰消退的减速带。如果我们开始融化大量的冰,冰川开始快速移动,它实际上会产生大量的沉积物,也许这是一种反馈机制,可以减缓它的速度。”
完全理解这一过程需要大量的科学专业知识,这艘船是一个漂浮的实验室,有着壮观的景色。2000米高的山脉耸立在遥远的峡湾上,支流冰川蜿蜒而下,一直延伸到布满冰的水面,在24小时的阳光下闪闪发光。巨大的冰山崩裂发出雷鸣般的隆隆声在寒冷的空气中翻滚,而古老的气泡被释放时,融化的冰发出嘶嘶声和爆裂声。
重点是50公里长的峡湾尽头巨大的冰川。它凹凸不平的表面宽5公里,高300米,大部分都隐藏在地表以下。船外的峡湾一片宁静,船上昼夜都在忙碌,在这个遥远的地方,每一刻都太宝贵了,不能浪费。
NUI是由WHOI的Molly Curran领导的白班的工作重点,它被放入水中,就像把婴儿放在婴儿床上一样。但随后,它冒险进入冰川终点站的暴力世界,仅通过一根头发般细的光纤电缆连接,长达数公里,这使得它可以漫游到其他远程操作车辆无法到达的地方。
柯伦的同事迈克·贾库巴(Mike Jakuba)挖苦地说:“如果我们失去了这辆车,那将是一大堆文书工作。但压力不是关于飞行器,而是关于为科学家提供信息。”NUI配备的设备就是这样做的:以高分辨率扫描冰川表面和沉积物库,测量水的流速、温度和盐度,并获取关键样本。
耶格尔在庆祝他第一次北极探险30周年时说:“出于安全考虑,我从来没有接近过(冰川终点)大约一公里。这种差距总是令人沮丧。现在NUI让我们有机会进入那里,收集这些惊人的数据集。”
在白班的时候,无人机会反复从空中绘制冰川不断变化的形状——冰川每天移动5米——从而构建出一幅非凡的冰川面部3D图像。无人机的一个主要目标是发现多云的、含有沉积物的羽状物从冰川中涌出的地方。“有时它看起来像一个沸腾的锅,”来自UT的工程科学家Marcy Davis说。
冰川卫星图到了晚上,人们用不同的方式探测冰川和峡湾。多次地震调查,包括定期在船周围回响的“唧唧声”,可以透过海底看到下面的层。这些将揭示沉积物滩在过去是如何形成的,以及采集长岩心的最佳地点。
这需要像鱼雷一样将一根6米重的管子直接扔进海底。带回来的富含粘土的柔滑泥浆感觉就像一个昂贵的面膜,但它使研究人员能够回到过去。“这可能是大约20年的沉积物,”耶格说,他在一个2米长的样本中检查了微弱的年度层。
罗格斯大学(Rutgers University)的海洋学家布里奇特·奥瓦尔(Bridget Ovall)表示,该团队正在发明新的策略来测量水下洋流的速度:“我们必须在前进的过程中进行调整,因为以前没有人这样做过。”
当第一次测量结果出来时,卡塔尼亚说:“我哭了一下,因为看到它真的很激动,多年来的苦差事终于有了回报。”这次探险已经筹备了十年,为这样一个高风险的项目筹集资金,然后让科学家和他们的所有装备进入北极圈,然后找到没有被冰雷区封锁的合适峡湾。
NUI收集的令人难以置信的高分辨率数据是独一无二的,她说:“这就像第一次戴上眼镜,突然间你可以看到树上所有的叶子。细节是惊人的,就像我们以前从未见过的海底通道,我们甚至不知道它的存在。”
卡塔尼亚说:“现在有趣的事情开始了,试着去解释这一切,理解我们所看到的到底是什么。”“这些观察结果是如此新颖,以至于我们处理数据的方式都必须改变。”这需要时间,但在格陵兰岛这个荒凉角落的研究结果可能会影响到每一个拥有海岸线的国家。“我希望它能在理解方面产生重大影响,”她说。
“我们知道,在这些系统中,存在临界点,”探险队的联合首席科学家肖恩•古力克教授表示。“但如果冰川形成了一大堆沉积物,它可能会推迟人们最担心的一些灾难性退缩。西格陵兰岛的这些冰川特别重要,因为它们直接来自格陵兰冰盖。”
他说:“它们是(变暖的)海洋和冰之间战斗的前线。”最近的其他研究表明,当全球气温与今天相似时,格陵兰岛的冰盖在过去消失了。
卡塔尼亚说,并不是所有的冰川都会形成巨大的沉积物滩,但是了解这是否会影响格陵兰岛和南极洲最大和最危险的冰川将是关键的信息。这是因为海平面上升在世界各地并不均匀。她说:“因此,如果我们能说出这种沉积过程在哪里更重要,那可能有助于我们了解哪些城市将更容易受到冰盖崩塌的威胁。”
她说:“在德克萨斯州海岸,由于飓风的影响,很多人住在高跷的房子里。”“如果你想知道,你需要建4米高还是8米高?”
这项研究甚至可以为地球工程的想法提供信息。“一项建议是通过建造屏障来支撑我们的冰川和冰盖,抵御海水变暖的影响,”德州大学的冰模型师本杰明·凯斯林(Benjamin Keisling)说。
他说:“当然,这在后勤和财政上都是一项艰巨的任务,但随着大气变暖,海洋正在吸收越来越多的热量。”“建造这样的屏障看起来很荒谬,但你会意识到,这实际上是大自然的自然行为。”
沉积物滩可能有助于延缓某些地方的海平面上升,让社区有更多的时间做好准备。但卡塔尼亚警告说,大幅上涨已经不可避免。“我们真的需要为海岸线的洪水做好计划,因为它即将到来。我们不知道什么时候,当然我们需要回答这个问题,但我们对许多海岸线几乎没有规划,特别是在许多不富裕的国家,这些海岸线将被完全淹没。”
沉积物滩解释图凯尔特探险家号上的科学家们致力于回答这些关键的气候问题,并意识到这对人类的利害关系。但随着这次探险的成功结束,船上也有个人反思的空间,带来了大量全新的数据。
NUI的飞行员Naklicki使用一个改进的Xbox游戏控制器来驾驶潜水器。“在成长过程中,我玩的电子游戏比我父母希望的要多得多。但有一些我在巡航中使用控制器的好照片。我真希望我能把那张照片拍回去,让我的父母看看他们叫我不要玩游戏,要我做作业的时候。它最终得到了回报。”
卡塔尼亚也在为家人着想:“这是我离开孩子时间最长的一次。2013年我本该来的时候,我丈夫去世了,所以我没来——那时我的孩子才两岁。所以我能来这里是一个很大的惊喜。这次巡航的后勤是一回事,但我也必须计划后勤离开我的孩子与家人和朋友和最后一个月的东西。回家的感觉真好。”
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