研究:南極洲底下會自然發熱

by:時穿
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說到南極,大家腦中應該會先浮現一片白雪皚皚、天寒地凍的景象。不過最近,一項新研究發現南極並不是一大塊冰冷的冰塊,裡面其實有塊「有點熱」的地方。

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這是南極洲的全貌。南極洲分成東南極冰蓋和西南極冰蓋,地球上除了南極洲之外,北半球的格陵蘭島也有冰蓋。

路透社/達志影像

模擬未來  先認識環境

不少人擔心,全球暖化會讓南、北極的冰塊融化,進而造成海平面上升。然而,如果我們想要模擬未來全球暖化會產生什麼樣的影響,就需要先認識極地環境。

南極洲上的冰蓋

即使都是極地氣候,南極洲的情況又和北極很不一樣。南極洲是一大塊古老陸地,南極的冰不像北極是浮在海面上的海冰,而是在岩床上的冰川冰。

其中,面積超過 5萬平方公里的冰川冰,稱為「冰蓋」或「大陸冰川」(continental glacier)。地球上只有南極洲和格陵蘭島有冰蓋。

冰蓋底下的水流很重要

目前,科學家們只知道冰蓋底下有河川和湖泊,這些冰蓋底下的水流會影響到冰蓋怎麼移動。所以,如果我們想要模擬全球暖化會對冰蓋造成什麼樣的影響,就一定要考慮冰蓋底下的水文。

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圖為今年 2月,南極洲半月島(Half Moon Bay)上的冰川景緻。

路透社/達志影像

衛星在南極有死角

然而,調查南極洲的地貌並不容易。科學家們除了實際到南極洲現場考察外,也會利用衛星監測南極大陸。不過,現行圍繞地球運轉的衛星們在南極洲有觀測死角,有些區域根本不在衛星行經的範圍之內,如果想要得到更多關於南極洲的詳細資料,衛星監測就不是個好方法。

用雷達探測冰層

為了要解決這個問題,歐洲太空總署(European Space Agency, ESA)發起了PolarGAP計畫,而英國南極調查局(British Antarctic Survey)也參與其中,他們利用搭載雷達的飛機,負責探測南極洲各地的冰層厚度與結構。

冰蓋底部發現熱源

最近,英國南極調查局發現,在南極洲的東南極冰蓋(East Antarctic Ice Sheet),一塊位於緯度 88°S、面積約 100公里乘以 50公里的區域會發熱,並以每年 6毫米的速度融化冰蓋,造成冰蓋緩慢下沉。這就像在冰蓋底下有熱源緩慢融化南極洲厚達 3公里的冰塊一樣。

不僅如此,這些在冰蓋底下被融出來的水,會沿著冰蓋底下的河流和湖泊流向南極洲的海岸線,進而影響到冰蓋的移動方向。

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圖為 2016年11月,南極洲的泰勒冰川(Taylor Glacier)。泰勒冰川的水質含鐵,血紅色的流水對比白色的冰川,形成獨特的「血瀑布」一景。

路透社/達志影像

來自岩床的放射性元素?

雖然目前還不清楚冰蓋底下出現熱源的原因,不過英國南極調查局推測這個現象背後有兩個成因。

關於第一個成因,英國南極調查局的地理學家喬登(Tom Jordan)解釋道,他們推測冰蓋底下的花崗岩含有鈾和鉀等放射性元素,這些放射性元素釋放出來的熱能加熱了冰蓋,而讓冰蓋緩慢下沉。

就像溫泉水一樣

然而,如果只有花崗岩當中的放射性元素在發熱,根據喬登的計算,這個熱度應該不足以讓冰蓋逐年下沉。

所以喬登推測這背後還有另一個成因——因為南極洲在冰蓋下方的岩床有斷層的關係,這些被放射性元素融化、加熱過的水,很可能就像岩床中的溫泉水一樣在冰蓋下方不斷循環、加熱,形成一個穩定發熱的熱源,才能讓冰蓋緩慢下沉。

這還只是推測

不過喬登也提到,不管是花崗岩當中的放射性元素在發熱,或冰蓋底下的熱水能像溫泉水一樣不斷循環、加熱,這都還只是推測而已。如果要證明這樣的推測是對的,除非科學家們有辦法深入冰蓋底下的岩床一探究竟,才能確定造成融冰現象的真實原因。

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圖為 2010年1月,在東南極洲的大英國協灣(Commonwealth Bay)丹尼森角(Cape Denison),兩隻阿德利企鵝(Adelie penguins)站在融冰上玩耍。

路透社/達志影像

看到冰蓋的另一面

雖然從東南極冰蓋的大小來看,這次發現的冰蓋底下發熱區域造成的融冰現象對於冰蓋本身不會造成太大的影響,也可以說這個融冰現象本身就是冰蓋生命週期的一部分,所以這次英國南極調查局的發現,其實是讓大家從熱源看到冰蓋的另外一面。

「結果非常出乎意料」

「我們的結果非常出乎意料,因為許多人都認為南極洲是由古老又冰冷的岩石所組成的,所以南極洲岩床對於其上的冰蓋不會有太多影響,」喬登表示,這次的研究證明了在南極洲這塊古老的大陸,冰蓋底下的地質運動也會對冰蓋造成重大的影響。

持續數千年的融冰現象

喬登總結道:「我們觀察到的融冰現象可能持續了數千年,或甚至數萬年之久,這並不會直接導致冰蓋產生變化。」

「然而,如果未來冰蓋底下的岩床的融水加倍,這很有可能會讓這個區域對於氣候變遷更為敏感。」