格陵兰岛冰封历史之谜或可帮助我们度过气候变化

格陵兰岛八成的土地被厚达数千英尺的冰墙覆盖。如果冰墙完全融化，其中的水足以使海平面上升20多英尺。

受气候变化的影响，格陵兰岛的冰层随着时间的推移不断增大和缩小，但绘制这些变化的历史是一项极其困难的任务。研究人员对格陵兰岛的过去挖掘得越深，冰层的故事就越复杂。

今天《自然》杂志发表的两项新研究揭示了研究格陵兰冰盖变化的科学家所面临的复杂性。其中一项由乔尔格·谢费尔领导的研究发现，在过去的 260 万年里，格陵兰岛在很长一段时间内几乎完全没有冰。另一项由保罗·比尔曼领导的研究发现，在过去的 750 万年里，东格陵兰岛上一直有一块稳定的冰盖。

从表面上看，这些结果似乎最适合进行一场科学对决，对比鲜明的发现将引发一场在未来几年利用数据集和实地调查进行的史诗般的大战。

但抱歉，你最好把折叠椅和决斗论文收起来。这种对决是不会发生的。

现实情况则更加微妙。尽管结果看起来差别很大，但实际上它们并不像结论让你相信的那样截然不同。

消失的冰

让我们从揭示格陵兰冰盖消失现象的研究开始吧。

“这是一种尴尬的情况。从科学角度来说，这是令人着迷和前沿的，我们为我们在这方面所做的事情感到高兴和自豪。但它传达的信息确实很严肃，我希望这个故事能有所不同，”谢费尔说。

谢费尔检查了 1993 年从冰盖下钻出的岩心，寻找一组被称为宇宙成因核素的同位素，这些同位素可以表明岩石在过去的某个时间点曾从冰冷的牢笼中释放出来。

宇宙射线是原子碎片流（主要是质子），它们从四面八方不断轰击地球。当岩石暴露在这些宇宙射线中时，撞击岩石原子结构的质子可以产生同位素铍-10 和铝-26，这是谢费尔寻找的宇宙成因核素。

宇宙射线只能穿过地壳的一小部分。冰盖可以充当屏障，防止宇宙射线与基岩相互作用。格陵兰岛的冰盖在某些地方厚度超过 9,000 英尺，厚到宇宙射线无法穿过。

但谢费尔在基岩中发现了宇宙成因核素，表明它在相对较近的过去某个时间点曾暴露过。这种暴露的具体时间仍不确定。在最稳定的情况下，格陵兰岛在 28 万年内几乎没有冰，直到大约 110 万年前才开始再次结冰。但谢费尔和同事收集的数据也可能表明，在过去的几百万年里，冰盖融化并重新冻结了不止一次，这可能意味着冰盖远没有之前假设的那么稳定。

“这确实令人惊讶，”谢弗谈到他的研究结果时说道。“最重要的是，没有一个模型可以证明格陵兰岛的冰盖在过去几百万年里或在那段时间的某个时期内曾多次消失。”

事实上，冰川学家目前使用的模型似乎过于稳定和保守，这对于未来对冰损失和海平面上升的估计来说可能是个坏消息，因为这些估计依赖于过去发生的模型来预测未来会发生什么。

稳定状态

“对于铍来说，这是一个重要的日子，”谢弗笑着说，并指出比尔曼等人的研究也使用了微量的同位素来得出结论。

比尔曼和同事没有研究冰层下的基岩芯，而是研究了冰山携带到格陵兰岛的沉积物记录——20 世纪 90 年代初在距格陵兰岛东南海岸 100 多公里处采集的沉积物芯。

“如果这些岩芯中含有大量沙子和砾石，那一定意味着有很多冰山漂浮在海上。而让冰山浮出海面的唯一方法就是陆地上有冰川，”比尔曼说。

比尔曼从岩心样本中分离出铍-10，发现这种同位素的浓度随着时间的推移而下降。这表明在他和他的团队研究的 750 万年期间，陆地上几乎一直覆盖着冰层。

但研究结果也有局限性。比尔曼的研究着眼于长期平均值。非常非常长的时间段。“如果冰盖消失了数千年，我们可能就看不到了，”比尔曼指出。“我们看不到短期变化，但我们可以看到长期总体趋势。”

那么如何调和这两个结论呢？谢弗和贝尔曼都说这并不难。看似截然不同的结果可能只是表明需要进行更多的研究才能揭示全部真相。“这就像盲人摸象的寓言，我们每个人都知道一些片段，但我们还没有弄清楚整个画面，”比尔曼说。

舍费尔的岩心是在格陵兰岛中部（冰盖最厚的部分）采集的，而比尔曼的岩心则来自格陵兰岛东部的高地地区。在舍费尔的论文中，他指出了几种可能的情况，在这些情况下，冰盖可能已经坍塌了 90% 到 95%，但他也指出，格陵兰岛东部较高的海拔地区可能是 5% 到 10% 的冰盖仍然存在的地方。

“最重要的是，我们现在有了两组重要的有趣数据，而一周前我们还没有这些数据，”比尔曼说。“我们需要花一些时间才能找出我们两项研究之间的最佳匹配，以及所有其他研究之间的最佳匹配。我们需要找到一种解释，它不仅适合一两项研究，而且适合我们对格陵兰岛的所有了解。”

接下来会发生什么？

“我们的希望之一是，通过这项研究，我们可以发现冰盖下面的基岩是一个尚未开发的气候档案，”谢费尔说。

目前正在开发的工具可以快速钻穿冰层，融化冰层，以便从下面的基岩中取样。谢弗希望未来的研究将集中于收集这些基岩样本，研究人员可以利用这些样本从格陵兰岛和南极洲的其他地区更清楚地了解我们的气候历史。比尔曼计划研究格陵兰岛其他地区近海的沉积物，也希望更详细地了解该岛的气候历史。

“这两项研究都是科学研究，对于了解冰盖未来将如何变化非常重要。它们本身并不能预测未来会发生什么，但它们是了解复杂系统如何随时间变化的更大图景的一部分，”比尔曼说。

了解格陵兰冰盖过去是如何运作的，有助于我们更好地了解它在未来的表现，特别是随着气候变暖。由于人类寿命有限，而且没有时光机，因此，只有通过概念和数值模型来了解冰盖的表现，气候科学家才能了解这些巨大的冰块在数千年和数百万年内是如何变化的。或者，在我们目前的情况下，它们在未来几个世纪可能会如何变化。

“我们正面临着一种你可以任意否认的气候，但数据显示气候正在变暖。科学界对气候变暖的说法毫无争议，格陵兰岛将会融化。格陵兰岛的冰盖融化相当于海平面上升了 7 米（23 英尺），”比尔曼说。“我认为这绝不是一个微不足道的问题。我们需要了解格陵兰冰盖随着时间的推移如何运作，因为这是我们了解未来气候调整时会发生什么情况的最佳方式。”

谢弗对此表示同意。“我们目前所做的事情（应对气候变化）比自然力量要快得多，也强得多，我认为指望我们保留格陵兰冰盖是不合理的，”谢弗说。“这不是为了引起恐慌，而是事实就是如此。我们必须为海平面上升做好准备。”

“不为此做好计划简直是愚蠢至极，”谢弗补充道。“缓解和适应（海平面上升）的成本已经非常高昂。如果我们没有做好准备，这将是一场彻底的、无法缓解的灾难，而且美国将落后于那些提前做好计划的国家。”

但如果美国不想落后，就需要现在就开始准备。这意味着要收集所有关于过去的数据，以便更清楚地了解未来等待我们的是什么。