西伯利亚千米巨坑持续扩大 地表温度升高导致冻土层融化

2017年02月27日09:21  来源:广州日报
 
原标题:西伯利亚千米巨坑持续扩大

  大坑在以不疾不徐的速度持续扩大

  原来被深埋的古树木暴露出来

  一大片以前被埋藏于地下的永久冻土层被揭开

  科技前沿

  在俄罗斯西伯利亚的永久冻土层上,有一个大坑正在以令人担忧的速度“生长”着。大坑形似蝌蚪,具体位置在俄罗斯亚纳河盆地附近广阔的永久冻土地区,它被称为“巴塔盖卡坑”。

  大坑大约有1000米长,86米深。当地人对这个区域避之唯恐不及,他们称大坑为“冥府之门”。但对科学家来说,这个地方非常具有研究价值。

  编译/广州日报全媒体记者:黄茜 胡迪

  广州日报讯 仔细观察坑内暴露出来的土壤层次,人们可以推测出过往气候条件下地球的样子。同时,大坑的迅速扩张也提醒着人们,气候变化对日益脆弱的永久冻土层有着怎样的影响。

  永久冻土层有两种。一种是来自冰山冰,从最后一个冰河时代遗留下来,如今被深埋在地下。另一种永久冻土层也就是“巴塔盖卡坑”所在的区域,则是在土壤中形成的。这种永久冻土层的正上方有一层土壤沉积物,而且需要两年才能形成。

  “巴塔盖卡坑”的出现,揭开了一大片以前被埋藏于地下的永久冻土层,其中有一些是在上千年前形成的。

  “巴塔盖卡坑”从20世纪60年代开始出现。大量的森林采伐让土地在温暖的夏日里失去了树木的遮蔽,阳光慢慢地“加热”着土地。而且,由于树木减少,树木的蒸腾作用带来的“冷汗”也越来越少。这些液体本来能够帮助土地维持低温。

  “树荫更少,加上蒸腾作用的减弱,导致地表温度升高。”英国苏塞克斯大学的朱利安·莫顿说。“地表温度升高之后,永久冻土层正上方的土地层也开始变暖,然后永久冻土层本身开始融化。一旦这个进程开始,冰就会暴露在温暖的环境中,融化的速度因此升级。”

  揭示20万年气候变迁史

  科学家们一直在密切监控着西伯利亚的大坑。今年2月出版的一篇学术论文认为,对目前已经暴露在空气中的土地层次进行分析,能够揭示20万年来气候变迁的历史。

  在过去的20万年中,地球的气候持续在相对暖和的“间冰期”和寒冷的“冰河期”两种模式间来回切换。当地球处在“冰河期”的时候,冰原就不断扩大。

  “巴塔盖卡坑”的沉积物提供了一部“连续不断的地质学历史,这是极为罕见的”。朱利安·莫顿说:“由此,我们能解读西伯利亚的气候和环境史。”

  然而,到目前为止,仍不能确认各土壤层次的确切年代。接下来,朱利安·莫顿需要收集和分析更多的沉积物。如果一切顺利,科研人员可以用钻子来收集大坑内的沉积物,并由此推断出更准确的年代。然后,他们可以对比永久冻土层的记录和其他地方的气温记录,比如从冰盖处获得的冰芯记录。

  “这是为了探究在西伯利亚的最后一个冰河时代,气候变化受到哪些变量的影响。”莫顿说。弄清这一点非常重要,因为西伯利亚北部的气候变迁史目前仍有很多未知的地方。

  研究历史有助于预测未来。通过科研发现重新构建从前的环境变化,科学家们能够预测未来是否会出现类似的变化。

  比如说,12.5万年前,气候正在经历“间冰期”,那时候的气温比现在的气温要高几摄氏度。“如果我们能搞清楚那时候的生态系统,也许能够从中获得启发,预测在气候变暖的情况下环境将如何变化。”莫顿说。

  若持续变暖将现新地貌

  如果永久冻土层应对变暖的模式与最后一个冰河时代一样,就意味着西伯利亚将出现更多大坑,形成更多盆地和湖泊。

  随着冰的融化,原来深埋于冰盖下10米至20米的土地将暴露出来,形成新的陆地(而非冰原或冻土)。“含冰量极高的永久冻土层开始从表面向下层解冻,新的地貌会随之出现。”莫顿说。

  这样的影响可能在不久的将来就会发生,因为科学家已经发现:永久冻土层在以极快的速度变化着。德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所的科学家弗兰克·冈瑟及其同事在过去十年间一直监测“巴塔盖卡坑”及其附近的地貌。他们用卫星图像来测量变化的速度和幅度。他们观测发现,大坑的拱面墙平均每年扩大10米。在暖和的年份,拱面墙扩大的速度更快,有时候一年达到30米。

  2016年12月,弗兰克·冈瑟在美国地球物理学联盟的会议上宣读了他们的发现。他认为,在即将到来的夏季,大坑的拱面墙甚至会到达相邻的侵蚀谷。如果发生这样的情况,反过来又极有可能导致大坑进一步扩张。“综合过去多年的情况看来,大坑在以不疾不徐的速度持续扩大。”冈瑟说,“持续扩大意味着大坑每年都在变得更深。”

  将加速气候变暖

  持续变大的大坑会带来其他令人担忧的后果。最后一个冰河时代形成的冰如今被暴露在地表。这种古老的冰里包含着大量有机物,比如数千年前被“锁”住的碳。“据估算,全世界储藏在永久冻土层中的碳与目前我们环境中存在的碳的数量相当。”冈瑟说。

  随着越来越多的永久冻土层融化,越来越多的碳被暴露在有微生物的环境中。微生物会消耗碳,然后排放出甲烷和二氧化碳等废料。这些温室气体被排放到环境中,又加速了气候变暖。

  “这就是我们所说的正反馈。”冈瑟说,“气候变暖最终又加速了气候变暖。而且这样的现象可能也会发生在其他地方。目前没有任何工程学的解决方案来阻止大坑继续扩大。”

  现状不容乐观:没有任何迹象显示大坑的侵蚀会放慢速度。西伯利亚永久冻土层的未来可能很不确定。

(责编:罗娟、高红霞)