科学家发现南极冰架正在唱一首奇怪的曲子

南极洲确实有点令人毛骨悚然。它从内部渗漏；它喜欢像被刺伤的巨型受害者一样将一些血腥液体渗入海洋；尽管被一层厚厚的真正的水（尽管是冰冻的）覆盖，但它仍然是一片干燥的地狱；现在，事实证明南极洲热衷于吹响一些怪异的曲调。请耐心听我说：本周发表在《地球物理评论快报》上的一项新研究详细介绍了科学家如何拾取在南极洲巨大的罗斯冰架表面附近回响的奇怪音调。虽然这些冬天的声音在冬天的景观中占有一席之地，但你可以排除任何类似《冰雪奇缘》的想法——这些歌曲更像是人耳听不见的类型。

“冰架是南极冰川系统的重要组成部分，”科罗拉多州立大学地球物理学家、新研究的合著者里克·阿斯特 (Rick Aster) 说。“我们非常关心它们，因为它们在未来几十年的稳定性将极大地影响全球海平面上升和影响数百万人的其他问题。这一发现提供了一种新工具来衡量和了解它们如何受到大气和海洋变暖的影响。”

首席研究员 Julien Chaput 是德克萨斯大学埃尔帕索分校的地球物理学家，他在科罗拉多州立大学 Aster 的指导下开始了这项研究。他将这项研究描述为“一个小小的意外收获”，源于在罗斯冰架上部署的宽带地震仪器，该冰架的面积与德克萨斯州相当，用于研究下面的地壳和地幔。Chaput 是环境噪声监测专家，他开始注意到“奇怪的光谱异常，这些异常无法轻易解释”，这表明某种高频地震波一直被困在粒雪（最上面几米的雪）中。

“最终结果其实只是追寻谜题的结果，”他说。“追寻那条线索让我们对冰架能够‘感受到’的所有环境影响有了独特的见解，而且是在极短的时间内。”

研究小组最终发现，这些被困的粒雪波是由风吹过冰架表面的雪时发出的持续嗡嗡声产生的。这些声音以前在世界其他地区（包括南极洲）也曾被记录下来，但这项研究发现，这些音调会随着时间的推移而发生变化，直接响应环境中发生的事情。

在南极洲，表面的运动通常会转化为传播到整个冰架的振动。这些波的频率会根据粒雪中松散的雪的变化而变化，包括强风或温度变化的影响。该团队测量了两年多来穿过冰架的振动（又称地震波），并能够检测到频率如何根据恶劣的风暴事件或强风、季节变化或平均温度的异常震动等发生变化。

“最后一点尤其有趣，”查普特说，“因为它可以让我们量化哪些冰架上的粒雪层受到反复变暖事件的强烈影响，并衡量这些粒雪层的恢复力。”

这些影响或许在 2016 年 1 月的观测中得到了最好的体现，当时正值一个特别温暖的时期，气温略高于冰点，导致少量冰雪融化。冰雪融化减缓了地震波的速度，改变了其音调。但当气温再次上升时，地震波并没有恢复到之前的状态。粒雪被永久改变了，冰架的音调也永久改变了。

这项研究很好地说明了为什么使用地震观测来密切关注世界各地的粒雪是有用的。科学家普遍认为粒雪融化是冰架不稳定的最重要因素之一。而冰架本身也特别重要，因为它们的融化会加速相邻冰盖的冰流入海洋。查普特说，近年来，人们强调冰架是“任何潜在海平面上升的真正重击者”，他对使用这种技术研究全球冰融化的想法感到鼓舞。他希望未来的研究人员能够发现融化的口袋或裂缝，这些是更大规模冰架崩裂的预兆，无论是在南极洲、格陵兰岛还是其他地方。

“极地环境或多或少是气候变化的先锋，但这些环境的仪器和建模却落后了相当多，”查普特说。“我们都知道我们处于困境之中——问题是，我们还不确定它到底有多热。”他引用了 2002 年拉森 B 冰盖的崩塌作为一个典型例子，说明我们在真正发现和测量冰块损失时的能力有多么有限。

“从某种意义上说，这种观察连续地震数据的方式可以被视为一种‘矿井中的金丝雀’式的观察，几乎具有实时时间分辨率，”他说。“在冰架上部署一台地震仪可以提供观察非常细微的环境强迫的方法，时间尺度短至几分钟，并且可以提供一种直接了解融化事件发生时近地表发生的一系列物理变化的方法。”

要真正证明地震观测对监测冰融化的可行性，还有许多工作要做，但跟踪嗡嗡声可能是个安全选择。如果冰要大声唱歌，我们不妨留心聆听。