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南极的冰从哪儿来

没有云,也没有鸟的踪影,放眼望去一片洁白。无论怎么极目远眺,能看到的都只有一望无际的水平线。犹如外星球的寂静世界——这就是冰雪南极。 冰封大陆 南极在哪里?首先,南极点是根据地球旋转方式决定的地球的最南点。南极点所在的大洲南极洲又称第七大陆,是地球上最后一个被发现、唯一没有土著人居住的大洲。南极大陆为南大洋所包围,总面积约1400万平方千米。整个南极大陆被一个巨大的冰盖所覆盖,平均海拔2350米。南极素有“寒极”之称,由于南极冰盖将80%的太阳辐射反射掉了,致使南极的热量入不敷出,成为永久性冰封雪覆的大陆。 惊人的冰盖 我们喝的水,曾经随风四处飘散,曾经是天上的云朵,或者是飞舞的雪花,或者曾是南极广袤无垠的冰原上的一粒冰晶。 南极地表被常年不融化的冰雪覆盖,其面积约1380万平方千米,约占南极大陆面积的98%。南极冰盖的平均厚度为2000~2500米,最大厚度达4000多米。冰盖的总体积约2450万立方千米,占世界陆地冰量的90%,淡水总量的70%。而这巨大的冰盖大约在距今500万年前就达到目前的规模。 积水成冰 那么,这么大的冰盖、如此多的冰从何而来?是不是因为当地的降雪量很大呢? 南极大陆被称作白色的沙漠,是世界上最干燥的大陆。 由于南极大陆低温寒冷,几乎没有蒸发,所以非常干旱。据观测记录,整个南极大陆的年平均降水量只有55毫米。其降水量从沿海向内陆呈明显下降的趋势,越向南极大陆的中心部位降水越少。而且降水也不是液态的雨水,而是纷纷扬扬的雪花或雪粒。 因为南极降水非常少,南极巨厚的冰盖是由终年不化的降雪经过非常漫长的年代逐渐堆积而成的。降雪一层一层地累积,下层的积雪在上层积雪的重力挤压作用下被压实,在积雪中很多空气被排出。积雪变得越来越紧实,并且发生重结晶,从而形成了坚硬的冰。由于南极特殊的环境特点,南极冰盖的冰和其他冰有很大的区别。它们没有融化过,而是直接被压实,所以南极地区的冰盖和其他地区的冰盖相比,还含有大量的气体。而这些气体以及南极冰本身成了科学家眼中的宝贝,科学家就利用其中的这些气体和南极冰进行科学研究。 研究冰层 在南极地区,由于气温低,积雪常年都不融化,每年的积雪形成一层层沉积物,年复一年,从底部往上逐渐形成一层层的冰层,越向上年代越新。冬季气温低,雪粒细而紧密;夏季气温高,雪粒粗而疏松。因而,冬夏季积雪形成的冰层之间具有显著的层理结构差异,宛如树干的年轮一样,用这种直观的方法可辨认约90米厚的冰层,代表近500年的冰沉积。 更神奇的是,在南极冰层中直接记录着远古时代的大气组成,蕴藏着珍贵的古气候和古环境信息。冰芯里面可能囚禁有几万年前的空气,气候学家可以通过一定手段,将这些空气提取出来,并研究其成分,从而得到一些关于古代大气的信息,或者古代气候的信息,通过年代排序,预测未来的大气成分,以及气候变化的走向。 另外,不同深度冰层的物质成分可反映不同年代的气候信息。分析这些冰芯的组成物质,如水和所含矿物,推测冰层或冰川的信息,便于研究地质、气候的变化。例如,人类向大气中排放污染物,地球冰川中的冰就能将其捕获。由于热带地区每年的雨季、旱季交替,冰芯栩栩如生地将曾经的大气状况记录下来。雨季带来了雪,旱季则带来了尘土。各种物质沉淀在冰川中,季节的交替变换就像条纹一样——“一条洁净的,一条积满灰尘的”,都显示在冰块里。当时空气中的任何事物,无论是雪还是尘埃,最终都将被圈闭在冰川里面。这也让我们看到地球就是一个完整的系统,所有的部分都环环相扣构成一个和谐的整体。 而南极区域,由于风速小,冰芯资料最为理想。找到年代久远的冰,对于重建地球的历史演化以及预测全球气候和环境的演变意义非常重大。

摘自《十万个为什么探索版》2019.2

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