南极,这片神奇的冰雪王国,隐藏着地球上百万年来气候变迁的秘密。自16世纪以来,人类为解开地球气候变化的神秘面纱而进行不懈的努力。今天,我们到底揭示了冰雪王国的哪些秘密?
破译气候“密码”
南极巨大的冰盖保存了100万年的历史痕迹,可以揭开有关遥远地质年代所发生的诸多事件。科学家称南极冰盖是地球气候环境演化史的“记忆库”,它保存了过去气候变化、微量气体(二氧化碳、甲烷等)变化、大气圈的演化、宇宙事件的过程和人类活动情况(各种重金属元素)等很多气候环境变化的历史记录。这些“记忆”就像密码一样被记录在冰雪中,“诉说”着地球历史上气候环境变化的真实情况。
要破译这些密码,就得对南极冰盖和冰进行深入的研究。由于在大气中循环的物质都会随大气的环流而抵达南极冰川上空,并沉降在冰雪表面,最终形成在冰芯内的记录。与树木年轮、湖泊沉积、古土壤等可提取过去气候环境变化信息的介质相比,冰芯以其保真性好、分辨率高(可达到年)、记录序列长(甚至可达几十万年)而受到科学家们的青睐。
1815年4月10日,塔博罗火山发生了一次骇人的喷发:由浓烟和灰尘组成的大片乌云遮蔽了太阳,温度骤然降低,在北半球造成了“核冬天”的现象,导致农作物大幅减产,至少有10万人死于非命。这次火山喷发在南极的冰层中留下了不可磨灭的印迹。时光逝去近200年后的今天,人们借助冰芯再现了当年的气候。多年来,科学家提取了不同深度的冰芯,形成了一个有关最近22万年南半球火山活动的数据库。
迄今为止,各国科学家已在南极冰盖上钻出近200个不同深度的孔,最深的孔深达2870米,获取了大量的冰岩芯。俄罗斯保持了这一领域的记录,他们在东南极东方站科学研究基地钻取了42万年前的冰芯,被视为地球古环境记录的经典。
中国第十九次考察队在埃默里冰架成功地钻取了一支301.8米长的连续完整的冰岩芯,目前正在对此进行科学测定和分析。通过对采集的冰岩芯的分析与研究,人们终将对南极气候演变的历史有一个更新更完整的认识。
寻找“天外来客”
陨石是“天外来客”,它蕴含着大量关于太阳系形成与演化的信息。由于南极低温、干燥、终年覆盖积雪,大多数陨石未受到污染,原始状态良好,所提供的信息也比较准确。
1982年,美国科学家通过对在南极发现的一块重28克、体积仅2.54立方厘米的浅绿色陨石进行鉴定分析,发现其矿物成分和内部构造与“阿波罗16”号飞船从月球上采回的月岩标本十分相近,所含的10种主要化学元素也完全相同,从而得知这块陨石来自月球:同时测得这块月岩的年龄约42亿年,而地球上最古老的岩石年龄只有38亿年,由此推断出月球的形成可能比地球早。
我国第19次南极考察,共寻到陨石4448块,使我国陨石拥有量跃升为世界第三位,也为我国研究宇宙、天体运动、火星生命等提供了极其珍贵的资料和实物。
揭开耐寒之谜
辽阔的南大洋里,生活着100余种鱼类。这里的鱼类,显示了独特的适应严寒的本领。
1977年12月,美国科学家曾在罗斯冰架上钻透420米深的冰层,借助微型电视摄像机,探测冰架下的海底世界,捕获到了生活在那里的一些鱼类。经解剖发现.这些鱼的血液不是红色的,而是灰白色的,血液中没有一般鱼类常有的血红蛋白。它们的血液中有一种特殊的生物化学物质,叫“抗冻蛋白”。这种蛋白分子具有扩张性能,能阻止体液的冻结,使体温随温度的变化而变化。根据这一特点,一些科学家开展了模拟抗冻蛋白分子结构的实验.制成了人工合成的抗冻蛋白、抗冻剂。如今,抗冻蛋白、抗冻剂已在食品保鲜、临床医疗和科学研究上得到了广泛应用。
发现丰富矿藏
南极出露地面的部分仅2%,就是在这2%的地方,蕴藏着的矿物达220余种。1966年,苏联科学家在查尔斯王子山脉南部的鲁克山以北,发现了厚70米、延伸200千米的带状分布的磁铁矿。据估算,磁铁矿的储量足够全世界使用200年。南极的煤也极为丰富.而且大多出露地表,储量为5000亿吨左右.可供人类开采100年。其他矿物还有铜、锡、金、银、铂等。美国科学考察人员在南极大陆周围钻了28口井,发现有3口井蕴藏着丰富的石油和天然气。
找到“蛋白仓库”
南极有着丰富的磷虾资源,磷虾主要生活在距南极大陆不远的南大洋中。有意思的是,有时磷虾集体洄游竟形成长、宽达数百米的队伍,每立方米水中有3万多只磷虾,从而使得海水也为之变色:在白天海面呈现一片浅褐色;夜里则出现一片荧光。
为什么在南极海域能孕育如此丰富的磷虾资源呢?这是因为那里有一股独特的上升洋流。南大洋有一股环绕南极大陆的寒流,它在向北流动时下沉;而来自太平洋、大西洋和印度洋的暖流在南下时,遇到这股下沉的寒流,就形成上升洋流。这股上升流含有丰富的营养物质,加之水暖,使得微生物大量繁殖,成为磷虾摄食和栖息的理想场所。
南极磷虾储量丰富,有人估计约为50亿吨左右,被称为世界最大的“蛋白质仓库”。
估算淡水基地
南极冰盖的面积达1 350万平方千米,储存了全球可用淡水的72%。除冰盖外,在南极大陆周围的海洋里还漂浮着数量可观的冰山和冰块。仅冰山就有22万余座,体积约18000立方千米。一座冰山就是一座淡水库。据科学家们估算,南极的冰盖和冰山若被人类开发利用,可供全球人口使用7 500年之久。这个惊人的数字说明那里是世界上最大的淡水基地。
南极冰盖在1万多年以前就形成了:冰的纯净度极高,水质极好,不仅清纯甘冽,而且在融化时冰晶中的气泡溢出,同时发出清脆的响声,美妙悦耳。如果用南极冰盖的冰制成饮料.可以毫不夸张地说,它是世界上最好的纯净饮料。
考察冰山行踪
在南极周围的南大洋中,漂浮着数以万计的冰山,成为南极海域独具特色的景观。南极冰山是从南极冰盖中分离出来的,一般长几百米,高出海面几十米,就像一个个岛屿,漂浮在海中。
大量的冰山虽给南大洋增色不少,但对于过往船只和生活在附近的动物来说,是可怕的威胁。伴随着全球气候变暖,南极冰山的消融速度越来越块,大量冰山从冰架分裂。3年前,著名的罗斯冰架开始断裂,巨大的冰山不断产生。这些冰山漂浮在海上,连接着20千米长的海冰,致使生活在此的阿特雷企鹅因难以到大海取食而数量大减。
有专家预言,如果南极冰盖继续以现在的速度断裂,那么全球的海平面将在未来的几十年中上升4.8米。