科学家发现冰架底部的神秘图案

多特森冰架底部的可视化图像显示了神秘的泪滴状融化区域。（图片来源：Filip Stedt/哥德堡大学）

一个国际研究小组利用自主水下航行器（AUV）在 350 米厚的冰层下行驶，绘制了冰川底部的第一张详细地图，揭示了未来海平面上升的线索。

此次任务是国际思韦茨冰川合作计划 (ITGC) 的一部分，该计划由美国和英国联合执行，为期五年，耗资 5000 万美元，旨在进一步了解思韦茨冰川、它的过去以及未来。

AUV Ran 的程序是潜入西南极洲多特森冰架的空洞，并用先进的声纳扫描上方的冰层。27 天内，这艘无人潜水器在冰川下总共来回行驶了 1000 多公里，深入冰架上方的空洞 17 公里。

此次探险于 2022 年在西南极洲的浮冰区进行。2024 年再次访问时，Ran 消失得无影无踪，深藏在冰层之下。（照片：Filip Stedt）

在《科学进展》杂志的一篇新科学论文中，研究人员报告了这项独特调查的结果。科学家们已经知道，在强大的水下洋流侵蚀冰川底部的地方，冰川融化得更快。利用潜水器，科学家们首次能够测量冰川下方的洋流，并证明多特森冰架西部融化速度如此之快的原因。他们还发现了贯穿冰川的垂直裂缝处融化速度非常快的证据。

研究人员还在冰川底部发现了一些新的图案，这引发了一些疑问。例如，冰川底部并不光滑，而是有峰谷冰景，还有高原和类似沙丘的地貌。研究人员推测，这些可能是在地球自转的影响下由流水形成的。

自主水下航行器 Ran 被设计用于在冰架下执行任务。先进的多波束声纳被用来绘制距离约 50 米的冰层底部地图。（插图：Anna Wåhlin/Science Advances）

论文第一作者、哥德堡大学海洋学教授安娜·沃林 (Anna Wåhlin) 表示：“我们之前曾使用卫星数据和冰芯来观察冰架随时间的变化。通过将潜水器导航到洞穴中，我们能够获得冰层底部的高分辨率地图。这有点像第一次看到月球背面。”

曼尼托巴大学冰川学家、这项多学科研究的合著者凯伦·艾利 (Karen Alley) 表示：“兰绘制的地图代表了我们对南极洲冰架的了解取得了巨大进步。我们曾对冰架底部的复杂程度有所了解，但兰揭示了一幅比以往任何时候都更广泛、更完整的图景。”

当前的模型无法解释所发现的模式，科学家现在意识到在未来的冰川下研究任务中还有大量的过程有待发现。

英国南极调查局海洋地球物理学家、论文合著者罗布·拉特 (Rob Larter) 表示：“Ran 的仰视声纳数据使我们能够绘制出比以往更广泛、更详细的冰架底部地图。这为了解冰、冰内部裂缝和冰下水之间的相互作用提供了新的见解。由于冰架下方的暖水入侵导致冰架底部融化，这是导致西南极洲大型冰川（包括派恩岛冰川和思韦茨冰川）冰损失的主要原因。因此，更好地了解这些相互作用对于更好地预测南极洲对海平面上升的影响至关重要。”

美国科考船 Nathaniel B. Palmer 在思韦茨冰川冰面前沿，无人机拍摄。（照片：Alex Mazur）

这项研究的实地工作于 2022 年进行。2024 年 1 月，该小组带着 Ran 回到多特森冰架重复调查，希望记录下变化。他们只在多特森冰架下重复了一次潜水，之后 Ran 就消失得无影无踪。

“虽然我们得到了宝贵的数据，但并没有得到我们所希望的一切。这些科学进步得益于 Ran 这艘独特的潜水器。这项研究对于了解南极冰盖的未来至关重要，我们希望能够取代 Ran 并继续这项重要的工作，”Wåhlin 说道。

参考文献：Wahlin, A., 等人撰写的《漩涡和铲子：南极冰架多波束图像揭示的冰基融化》发表在《科学进展》上。