科学家揭示了南极下方一个隐藏的世界，那里河流向上流动

摘要：当冰下河流注入海洋时，它们会搅动海水，导致冰川底部更快融化并变得脆弱。到 2100 年，这条河流的流量可能增长近五倍——从而进一步加剧冰川融化。| 国家地理图片集

地球是一个奇迹

环境｜南极

当冰下河流注入海洋时，它们会搅动海水，导致冰川底部更快融化并变得脆弱。到 2100 年，这条河流的流量可能增长近五倍——从而进一步加剧冰川融化。| 国家地理图片集

南极洲广袤无垠的冰盖，看似平坦无奇。

然而，在这厚达数英里的冰层之下，却隐藏着一幅令人惊叹的画卷：陡峭的山脉与深邃的峡谷交错纵横，蜿蜒的河流在其中静静流淌。这些河流，或许在南极冰盖应对前所未有的气候变暖过程中，扮演着举足轻重的角色。

加拿大滑铁卢大学的冰川水文学家克里斯汀·道(Christine Dow)对此深有感触：“变化剧烈，超乎想象。”她所带领的团队主导了这项新研究。这些不断演变的河流，可能会加速冰川的融化，并推动它们滑入海洋。

“我们之前对未来80年变化速度和冰损失规模的预估，显然过于保守了。”这项研究于3月20日发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上，是20年来人类努力绘制南极洲冰盖下隐藏大陆的成果之一。

冰下的神秘世界

这对人类而言仍是一个未知的领域。我们从未亲眼目睹过那些被冰层掩盖的山脉与峡谷。

但在过去的几十年里，飞机在南极洲上空频繁穿梭，利用穿冰雷达、重力和磁场的精确测量技术，揭开了冰层下的神秘面纱。

雷达还捕捉到了数百个冰下湖泊(subglacial lakes)的平坦明亮反射区。这些湖泊的水源，来自于每年因地球内部渗出的地热和冰层滑动摩擦而融化的少量冰水。

滑铁卢大学道团队的冰川水文学博士生安娜-米雷拉·海登(Anna-Mireilla Hayden)解释道，冰下河流的流动不仅受重力影响，还受到上方冰层巨大压力的作用，因此它们会以奇特的方式流动。

“水实际上可以从冰层厚、压力高的区域流向冰层薄、压力低的区域，甚至能沿着冰下山脉陡峭的山坡向上流动数百公里。”由于雷达难以捕捉这些狭窄的河流，道团队耗费了11年时间，采用更为细致的方法来绘制河流图。

他们结合冰下地形地图与冰层厚度的精确测量数据，预测了冰下水在重力和压力作用下的流动路径。研究发现，南极洲大多数快速移动的冰川底部都有丰富的水源，为冰层滑动提供了润滑。

这在南极大陆最不稳定的冰川——思韦茨冰川(Thwaites Glacier)和派恩岛冰川(Pine Island Glacier)——表现得尤为明显，这些冰川正以前所未有的速度向海洋输送冰体。这些冰川下方的地形布满火山和裂谷，释放出大量地热，从而产生了大量润滑融水。

冰下神秘的熔点

基于对冰下河流的新认知，研究人员还解开了一个谜题。南极洲大部分海岸线被数百米厚的浮冰板覆盖，这些浮冰架(ice shelves)阻挡着陆地冰川流入海洋。

科学家已知这些冰架底部因浸泡在略高于冰点的海水中而持续融化，但卫星测量反复显示异常现象：许多冰架存在直径超过一公里的“热点”区域，其融化速度远超海水温度应有的水平，部分区域每年消融100至300米。

2020年，一些研究团队给出了解释。在分析西南极洲(West Antarctica)的盖茨冰架(Getz Ice Shelf)时，他们发现这些快速融化区域恰好位于预测的冰下河流从冰盖边缘注入海洋的位置。道形容，这些水流像高压水枪般从冰下喷涌而出。

当快速流动的淡水与高密度咸水相遇时，会形成上升的湍流，形成倒置的瀑布。这种漩涡状瀑布将通常贴近海底的温暖咸水层抬升，使其与冰架底部接触，大幅加速了融化。

河流开始咆哮

圣地亚哥斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的冰川地球物理学家杰明·格林鲍姆(Jamin Greenbaum)表示：“必须考虑冰下排水的影响才能解释观测到的融化速率。”

但目前科学家用于预测未来冰损失和海平面上升的计算机模型并未包含这些效应。2024年，格林鲍姆、道及其博士后希瓦尼·埃伦弗鲁赫特(Shivani Ehrenfreucht)发现，这种由河流驱动的融化将对东南极洲(East Antarctica)的托滕冰川(Totten Glacier)产生重大影响——该冰川储存的冰足以使海平面上升12英尺(约3.6米)。研究发现，到2100年，冰下河流将使托滕冰川的冰损失比标准模型增加30%。

格林鲍姆实验室负责主要建模工作的博士后泰勒·佩勒(Tyler Pelle)坦言：“结果有些出人意料。”此前的实验仅为粗略估算，假设河流不会随时间变化。但道认为，随着冰层变薄，压力变化可能导致河流改道，而托滕冰川加速滑动产生的摩擦会进一步加剧融化。