摘要：当格陵兰冰盖以每年约2800亿吨的速度消融，当全球海平面上升速率突破3.7毫米/年，人类却始终难以看清冰川与海洋交汇处的“死亡现场”——直到一根10公里长的光纤电缆沉入峡湾底部。2025年8月，发表在《自然》的这项突破性研究，首次用“海底神经网”般的传感技术，
当格陵兰冰盖以每年约2800亿吨的速度消融，当全球海平面上升速率突破3.7毫米/年，人类却始终难以看清冰川与海洋交汇处的“死亡现场”——直到一根10公里长的光纤电缆沉入峡湾底部。2025年8月，发表在《自然》的这项突破性研究，首次用“海底神经网”般的传感技术，捕捉到5.6万次冰山崩解全过程，从毫秒级的冰裂振动到海啸级的水体扰动，彻底改写了人类对冰川消融机制的认知。
在南格陵兰岛Eqalorutsit Kangilliit Sermiat（EKaS）冰川前的峡湾，数百米高的冰崖如同垂直的冰墙，时刻上演着“冰与海的角力”。这里的冰块崩解频率超乎想象：平均每小时就有近13块公交车大小的冰块坠入海中，偶尔还会有体育场规模的巨型冰山轰然倒塌，激起数十米高的水花。这些崩解事件贡献了格陵兰冰盖约一半的质量损失，却因“浮冰混杂区”的致命阻碍，长期处于观测盲区。
所谓“浮冰混杂区”，是冰川崩解后形成的密集浮冰带，冰块相互挤压碰撞，如同流动的冰质迷宫。过去，研究人员即便冒着设备损毁风险，用遥感卫星或水下地震仪观测，也只能捕捉到冰山崩解的“碎片信息”——卫星看不到水下的冰体结构，单台地震仪无法还原空间尺度的动态过程。正如未参与研究的俄勒冈大学物理海洋学家大卫·萨瑟兰所言：“冰川前沿就像一个黑箱，我们知道里面在发生关键变化，却连门缝都找不到。”
打破这一困境的，是西雅图华盛顿大学冰川学家多米尼克·格雷夫团队研发的“海底光纤传感系统”。这根直径仅4毫米的光缆，被小心翼翼地铺设在距离冰川崩解前沿500米的峡湾底部，全程充满惊险：科考船“阿道夫·延森号”必须以精准速度航行，太慢会导致浮冰重新合拢缠住光缆，太快则可能撕裂脆弱的光纤。最终，这根10公里长的“神经纤维”成功扎根海底，成为人类首个覆盖冰川崩解全流程的观测网络。
这根光缆的神奇之处，在于它同时具备“耳朵”和“温度计”的功能。通过分布式声学传感（DAS） 技术，激光脉冲在光缆中传播时，会因冰裂振动、水波冲击产生的微小形变改变后向散射信号，相当于将光缆变成了数千个微型麦克风，能捕捉到频率低至0.1赫兹、持续仅10毫秒的冰裂声；而分布式温度传感（DTS） 技术，则通过监测光信号因温度变化产生的 Raman 散射差异，精准记录海水温度0.01℃级别的波动，甚至能追踪到不同水层的温度分层。
在为期21天的观测中，这根“海底神经网”交出了震撼科学界的答卷：累计记录到5.6万次冰山脱离事件，平均每天超2600次，最小可探测的冰山体积仅100立方米——这比传统陆地雷达干涉仪的探测阈值低50倍，相当于从能看到“卡车”升级到能识别“行李箱”。更关键的是，它首次完整还原了冰川崩解的“七步死亡链”，每个环节都对应着独特的物理信号。
整个过程始于冰川内部的“微裂预警”。当冰川内部形成10-100米规模的裂缝时，会产生频率超20赫兹的高频振动，这些振动以1500米/秒的速度通过海水传播，被光缆捕捉为清晰的声学信号。研究人员发现，这些微裂并非随机发生，而是呈现“每分钟数次”的密集频率，如同冰川崩解前的“心跳加速”。
随后进入“冰山脱离”阶段。当裂缝贯通冰体，冰山从冰川母体脱离时，会激发沿海底传播的 Scholte 波——这种特殊的界面波频率在0.1-10赫兹之间，传播速度约230米/秒，如同冰川崩解的“低频脉搏”。通过分析Scholte波的传播特征，研究人员甚至能区分“水上崩解”和“水下崩解”：前者会因空气腔塌陷产生高频声学信号，后者则因无空气腔而缺失这一特征，这一发现解决了长期困扰学界的“水下崩解量化难题”。
冰山入水的瞬间，会引发“局部海啸”。观测数据显示，体积超5万立方米的冰山崩解，能激起波高1.6米的海啸，这些波浪以31米/秒的速度在峡湾内传播，甚至能在海底地形的反射下共振超过1小时。更令人意外的是，光缆记录到海啸波在浅水区传播时速度会骤降50%，这一特性为构建峡湾海啸预警系统提供了关键参数——按照这一数据，若在格陵兰沿岸村庄附近部署类似光缆，可提前2分钟发出海啸警报。
比海啸更隐蔽却更关键的，是“内部重力波”的激发。峡湾水体存在明显的分层结构：冰川融水形成的低温淡水层漂浮在高温咸海水层之上，两者之间的密度界面如同隐形的“波浪传送带”。冰山崩解时产生的冲击力，会在这个界面上激发周期15-30分钟的内部重力波，这些波浪能将深层暖海水向上输送，直接加速冰川底部的融化。通过DTS观测，研究人员发现这类波浪可导致海水温度波动1.2℃，对应的垂直水流速度达5厘米/秒，按此计算，单次内部重力波事件就能造成1厘米的冰川消融，日均消融量可达1米——这一发现直接解释了为何传统模型会低估冰川消融速率。
冰山漂离过程中，还会留下独特的“冷尾流”。光缆记录显示，冰山在漂移时会拖拽内部重力波形成尾迹，这些尾迹如同“水下寒潮”，将上层低温淡水带到海底，造成局部海水温度骤降0.8℃。同时，尾流引发的海底 currents 可达20厘米/秒，通过“涡旋脱落”效应使光缆产生周期性振动，研究人员通过分析振动频率，甚至能反推出水流速度，为量化冰山对海洋环流的影响提供了新方法。
最终，冰山在峡湾中完成“二次崩解”。光缆捕捉到的高频声学信号显示，漂浮的冰山会持续碎裂成小块浮冰，这些信号与冰川初始崩解的振动特征相似，但来源更分散——这标志着“浮冰混杂区”的形成过程。研究发现，当浮冰混杂区密度足够高时，会反过来抑制冰川崩解，形成“消融-保护”的动态平衡，这一机制此前从未被直接观测证实。
这项研究的价值，远不止于“记录现象”。长期以来，气候模型在预测海平面上升时，始终面临“冰川-海洋相互作用”的参数缺失——传统模型假设冰川消融是均匀发生的，却忽略了冰山崩解引发的波浪、水流等“连锁反应”。而光缆记录的5.6万次事件数据，首次提供了“崩解放大效应”的实证：冰山崩解不仅直接造成冰量损失，还会通过激发内部重力波、加速暖水输送，进一步放大冰川融化，形成“崩解-融化-再崩解”的正反馈循环。
按照研究团队的估算，这种“放大效应”可使冰川消融速率比传统模型预测值提升2倍，这意味着全球海平面上升的风险可能被严重低估。更重要的是，研究发现不同冰川的崩解机制存在显著差异：EKaS冰川因扎根基岩，其崩解主要受水下冰体侵蚀控制；而那些末端漂浮的冰川，可能更易受内部重力波的影响。这提示未来的气候模型需要针对不同类型冰川制定差异化参数。
目前，格雷夫团队已开始与格陵兰当地社区合作，计划将光缆技术推广到更多峡湾。他们设想的“北极冰川观测网络”，不仅能为气候预测提供数据支撑，还能为沿岸居民提供实时海啸预警。正如瑞士苏黎世联邦理工学院地震学家安德烈亚斯·菲希特纳评价：“这根光缆就像给冰川装上了心电图，我们终于能听到它的心跳，读懂它的健康状况。”
在全球变暖的大背景下，格陵兰冰盖的每一次崩解都牵动着人类的未来。这根10公里长的光缆，不仅揭开了冰川消融的神秘面纱，更提醒我们：面对气候变化这一全球性挑战，唯有突破观测边界，才能更精准地预测未来，更有效地守护我们的蓝色星球。或许在不久的将来，当海底光缆织成网络，当冰川动态实时可见，人类才能真正掌握应对海平面上升的主动权。
来源：科学嗅