在冰川记录融化前进行保存的竞赛

本故事最初发表于耶鲁环境 360。

2020 年，当玛吉特·施维科夫斯基乘坐直升机抵达瑞士的科尔巴西耶尔冰川时，情况显然不对劲。“天气非常热。我的意思是，我们当时在海拔 4,100 米的地方，气温应该在零度以下，”她说。然而，团队在拖着冰芯钻头四处走动时开始出汗，而且雪很粘。“我想，‘这以前从未发生过。’”

施维科夫斯基当时还无法看到，但后来在实验室中发现，受影响的不仅仅是表面：气候变化已经渗透到冰层，破坏了它作为环境记录的效用。变暖的天气产生了融化的水，这些水滴落下来，冲走了被困的气溶胶，而像她这样的研究人员则利用这些气溶胶来记录森林火灾和其他环境事件的历史记录。她说，由于融化，“我们真的失去了这些信息。”

施维科夫斯基是苏黎世附近保罗谢尔研究所的环境化学家，也是冰记忆基金会的科学负责人。该基金会是一个合作组织，旨在在气候变化破坏冰川记录之前保存它们。他们的目标是在 20 年内从世界各地的 20 个冰川获取岩芯，并从 2025 年开始将它们长期封存在南极洲的一个冰洞中——这是一个天然的冷冻室，可以将温度保持在接近零下 60 华氏度（零下 50 摄氏度）。自 2015 年该计划启动以来，他们已从法国、玻利维亚、瑞士、俄罗斯、挪威和意大利的八个地点获取了岩芯。但从科尔巴西耶尔获取岩芯的尝试失败了——这让团队开始怀疑他们是否已经太迟了。

该团队绝望地看着冰芯融化并变得混乱，他们并不是唯一一个看到气候变化对科学记录造成严重破坏的团队——而且破坏方式往往出乎意料。在南极洲冰层上寻找陨石的地质学家发现，气温升高阻碍了他们的任务。虽然研究冰层喷涌出的文物的考古学家看到了大量新发现，但他们也在争分夺秒地找到这些文物，以免它们腐烂。其他遗址正陷入融化的永久冻土中。

这些研究人员的共同点是，他们竞相保护他们能保护的东西，只要他们还能保护。施维科夫斯基说，当你站在脚下正在融化的冰川上时，“你真的会感到紧迫感。”

由于气候变化，高山冰川现在处于危险之中，冰融化的速度比冰增多的速度快。对世界冰川清单中几十个受到密切监测的冰川的研究表明，冰川融化的速度已从 1980 年代的每年几英寸加速到 2010 年代的每年近 3 英尺。一个 2023 年的模型对大约 215,000 个山地冰川进行了研究，结果显示，如果全球气温仅升高 1.5 摄氏度（这是《巴黎协定》雄心勃勃的最高变暖目标），到 2100 年，其中近一半可能完全消失。

冰川每年都会形成一层层冰层，就像树木的年轮一样。在冰川顶部，一年中可能会有几英尺厚的积雪覆盖在表面。在数百英尺深的地方，重力会将数千年的冰层压缩成薄薄的流动层，其中不到一英寸的厚度可能蕴藏着百年的降雪。

这些冰保存了它沉积时的各种信息。罗马帝国鼎盛时期铅污染激增。花粉的下降揭示了黑死病期间农业的崩溃。切尔诺贝利事故留下了一层放射性铯。黑碳和燃烧纤维素产生的糖分描绘了全球森林火灾活动的变化。水中不同氧和氢同位素的比例也揭示了当时的气温。

过去几十年来，许多山地冰川都已被采集并研究过。由于科学方法和研究问题会随着时间的推移而变化，研究人员会完整地保存一些冰芯或部分以供将来参考——例如，研究古代 DNA 的遗传学。例如，科罗拉多州的国家科学基金会冰芯设施保存着 82,000 英尺的收集冰芯——主要来自格陵兰岛和南极洲，但也来自北美山顶冰川。

俄亥俄州立大学古气候学家 Ellen Mosley-Thompson 表示，冰川融化问题已经存在多年。2000 年，当她和同事在乞力马扎罗山的基岩上钻探时，他们发现地表可追溯到 20 世纪 50 年代。前 50 年的积雪已经融化。“我们社区的每个人都很担心，”她说。

英国南极调查局冰芯化学团队的博士生 Dorothea Moser 表示，她甚至在极地地区（包括格陵兰岛和南极洲沿海地区）也看到过因融化而受损的冰芯。“我从杨岛（南大洋）收集到的记录显示，那里的冰芯受到了严重的融化影响，”她说。她现在正在研究从损坏的冰芯中还能挽救哪些信息。

莫泽警告说，由于全球变暖，冰芯极易融化。“这就是为什么我们需要尽可能地回收它们，”她说。

2015 年，瑞士联邦理工学院的冰川学家 Jérôme Chappellaz 和威尼斯大学的化学家 Carlo Barbante 成立了冰记忆基金会，旨在从濒危的山地冰川中获取档案岩心。“冰记忆基金会正试图在这些冰川消失之前回应它们的呼唤，”Mosley-Thompson 说道，他并不是该基金会的成员。

施维科夫斯基说，全世界只有不到十几支团队在高山环境中进行岩芯采集工作——她说，将设备运送到这些偏远地区需要技巧和决心，而且通常需要与登山者合作。进展缓慢。而且，他们的采集工作才刚刚进行到一半，科尔巴西耶尔的工作就表明，从一些地点获取原始记录可能已经太晚了。

由于钻头卡在融化后又重新冻结的冰层中，该团队仅从科尔巴西耶尔取回了约 60 英尺的岩芯，而不是他们希望的 260 英尺深的基岩。将这个截断的 2020 年岩芯与来自同一地点的 2018 年样本进行比较，发现记录已损坏。虽然温度记录得以保存，但他们在 2018 年岩芯中看到的硝酸盐、硫酸盐和氨的峰值在 2020 年已被冲走。该团队认为融水的累积效应是罪魁祸首。更深的冰层也可能受到损坏，也可能不会。

研究团队不知道还有多少其他冰川受到了影响：Schwikowski 说，该团队最近从挪威斯瓦尔巴群岛采集的冰川岩芯同样混乱不堪，而 2021 年从阿尔卑斯山的罗莎山采集的冰川岩芯似乎完好无损。“恐怕大多数冰川已经受到影响了，”她说。“我们会看看能做些什么。”

冰川冰层中古记录的消失也令考古学家感到不安，他们利用这些信号帮助解开过去社会的行为和他们所面临的环境条件。当然，考古学家还有另一类研究材料：人类文物。为了找到这些，他们经常寻找冰块——风吹的雪堆堆积物，可能有数千年的历史。育空地区旅游和文化部的考古学家克里斯蒂安·托马斯说，这样的冰块通常与传统的夏季狩猎场重叠，因此古代武器经常在那里被发现。

第一个有记录的冰原发现是一支箭，发现于 1914 年一个特别温暖的年份，地点位于挪威。挪威文化遗产部“冰原之谜”项目联合主任 Lars Holger Pilø 表示，直到 20 世纪 90 年代，随着冰层融化，此类发现才开始随机和偶然地出现。“直到所有这些文物开始从消融的冰层中浮出水面，我们才知道人类对高山的使用有多么频繁，”他说。“这样一来，我们不太可能成为全球变暖的受益者。”

自从 Pilø 于 2006 年开始自己的工作以来，他说发现和遗址的数量激增，从 2006 年的几百件发现和不到 10 个遗址，到 2023 年，从 69 个遗址发现超过 4,000 件。有些物品可以追溯到 6,000 年前。他们发现了更多的箭、衣服（包括 1,700 年前的铁器时代束腰外衣和 3,400 年前的早期青铜时代鞋子），甚至史前滑雪板。这些物品通常处于原始状态，“冻结在时间中”，Pilø 说。“但一旦它们暴露在自然环境中，时间就会开始流逝，如果找不到和保存它们，它们就会 [分解] 并丢失。”

“我们的冰原遗址被认为处于危险之中，”托马斯说，他预计育空地区的冰原遗址将在未来 20 到 30 年内无法幸存。育空地区和挪威的科学家都在努力尽快收集考古发现。

在人类历史的标记被抹去的同时，其他研究人员也在担心太阳系历史的标记：陨石。这些一英寸大小的月球、火星或小行星带碎块包含有关天体元素组成及其起源的重要证据。这些岩石坠落到地球上的任何地方，但在白雪的映衬下最容易被发现。每年都有数百颗陨石坠落在广阔的南极洲表面，几千年来，这已积累了估计 30 万到 85 万颗陨石堆积在冰层上。研究人员通常每年从“蓝冰”区收集大约 1,000 颗陨石，这些陨石被冰流带到表面，并且没有新雪来掩盖它们。

布鲁塞尔自由大学的冰川学家 Harry Zekollari 和 Veronica Tollenaar 开始使用人工智能模型绘制寻找陨石的最佳地点。他们的工作表明，温度是决定陨石位置的主要因素。原因很简单：黑色岩石吸收太阳的热量。Tollenaar 说，即使是短暂的 16 华氏度（零下 9 摄氏度）也足以让陨石融化其下方的雪，使其下沉——就像在白天的高温下，扔到结冰的车道上的碎石会钻进微小的孔洞中一样。

研究小组估计，每年约有 5,000 颗陨石以这种方式沉入人们视线之外，而每升温十分之一摄氏度，就会增加 5,000 颗陨石的损失。他们预测，到本世纪末，大约 25% 到 75% 的位于南极冰层上的陨石可能会从人们的视线中消失，带走科学信息。

冰记忆基金会正在继续其收集和储存冰芯的任务。但这项工作进展不顺。Schwikowski 说，计划于 2022 年从乞力马扎罗山和最近在塔吉克斯坦取芯的旅行都失败了——很难协调登上这些山峰并取走样本所需的许可证、人员和资金。

该团队确实获得了将冰芯储存在南极的许可。今年 11 月，他们计划将一个气球运往东南极洲的法国-意大利研究基地康科迪亚站，在那里将气球吹大，并在其上堆上雪，形成一个足够大的冰洞，可以开车进去。冰芯将于 2025 年底运往那里，在那里它们将被储存​​在隔热箱中以保持温度稳定。这样的洞穴应该至少稳定十年，之后如果需要，可以建造另一个类似的洞穴。

当然，你不必去南极寻找寒冷。有很多冰柜能够维持如此低的温度，包括丹佛的国家科学基金会冰芯设施。但施维科夫斯基指出，这些设施消耗能源，容易受到温度波动甚至故障的影响。2017 年，一次罕见的双重故障导致加拿大阿尔伯塔省的冰芯档案馆冰柜升温至约 100 华氏度（40 摄氏度），但没有触发正确的警报。几个有价值的冰芯部分融化了。在另一起事件中，托马斯说，育空地区的步入式冰柜也发生了故障，导致冰块流失。

施维科夫斯基说，除了后勤方面的考虑，将这些冰储存在国家所有权之外的地方也有好处：“南​​极洲是一个和平与研究的大陆。”她只是希望能够尽快到达山地冰川并储存冰。“这让我很担心，”她说。“我们没那么快。这并不容易。”