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砰！ 美国海岸警卫队破冰船“冰川号”鲜红的船体猛烈撞击在冰面上。这艘长95米的船上的每一颗铆钉都因撞击而颤抖。那是1985年，船上的研究人员正在航行于世界上最偏远的地方之一：南极洲的阿蒙森海。船上的一名研究生吉尔·辛格在这次航行中有机会尝试破冰。“你加大油门或推进器，”她解释说，“它会抬起‘冰川号’的前部，使其离开水面，然后重重地砸在冰面上将其撞碎。”砰！ 经过数日的顽强破冰，‘冰川号’终于冲破了冰层。
冰川学家特里·休斯后来写道，那一刻是“[我们]冲破了……一片宁静、无冰的海域，犹如冰风暴中的眼睛。”自20世纪70年代初开始担心冰川崩塌以来，他一直在梦想着这一刻。
“冰川号”成为第一艘驶入松岛湾的船只。
政府间气候变化专门委员会预测，到2100年，海平面将上升近半米。这些海水将淹没世界各地沿海地区的数百万居民。大部分海水将来自松岛湾地区。具体而言，它将来自被称为“末日冰川”的桑德斯冰川：这是我们星球上最大的冰川之一，面积与英国相当。
冰川是在数百年来积雪压实成冰形成的。随着新积雪和新冰的重量向下压，下面的冰开始像河流一样流动。桑德斯冰川是一个出口冰川，这意味着它一直流向海洋。在那里，其海岸边缘形成一道120公里长的闪耀白冰墙，其高度可达海平面以上40米，深度超过200米。
桑德斯冰川和邻近的松岛冰川是南极洲西部冰盖（即从横贯南极山脉天然分界线向西延伸的冰盖）约三分之一的排水口。这两大冰川崩解成冰山的规模远超新冰的形成速度。它们每年已贡献了5%的海平面上升量，即每年约0.18毫米：相当于每年向海洋倾倒超过2000万个奥运标准游泳池的水量。如果桑德斯冰川崩塌，其形状和位置意味着南极洲西部冰盖的其余部分也可能随之崩塌。总而言之，这将产生足够的水使海平面上升超过三米，重塑海岸线，并彻底改变我们所知的地球。
像休斯这样的研究人员近50年来一直在关注流入松岛湾和周边阿蒙森海湾的冰川。然而，直到2018年国际桑德斯冰川合作组织成立，该地区才开始进行有组织的国际研究。如今，桑德斯冰川潜在的崩塌是全球文明面临的最大环境威胁之一——而我们才刚刚开始了解它。为什么花了这么长时间？
事实证明，松岛湾是世界上最难到达的地区之一。我们如何了解桑德斯冰川的知识，也反映了在世界尽头进行科学研究的挑战与辉煌。
松岛湾是南极洲西部海岸的一个小凹陷。它流入风暴肆虐、冰山密布的阿蒙森海——这是南极洲唯一一个没有国家声称拥有主权的区域。它甚至比南极洲其他地方更偏远：最近的永久研究站距离这里1500公里。
已知最早到达阿蒙森海的船只由詹姆斯·库克船长指挥。1773年1月，他和他的船员乘坐“决心号” HMS Resolution 成为首批跨越南极圈（南纬66度的一条隐形纬线）的人类。库克被英国政府派往南方，以确定澳大利亚以南是否存在陆地，这是英格兰领先的科学机构皇家学会成员长期以来一直好奇的区域。一年后，“决心号”再次跨越南极圈，但被库克描述为“巨大的冰原…… packed so close together that nothing could enter it.”（紧密堆积以至于无法进入）。船只的坐标是南纬71°10′，西经106°54′。据传说，年轻的海军少尉乔治·温哥华爬到船首斜桅上，挥舞着帽子，宣布自己是历史上最南方的人。船只的坐标被称为库克的“ne plus ultra”——拉丁语，意为“再无更远”。
当库克返航时，“决心号”距离桑德斯冰川直线北面不到300公里。以今天的标准来看，这是很短的距离，然而，当1971年出版的库克航海日志新版本问世时，他在该地区的“ne plus ultra”仍然未被打破。200年来，没有人比库克更深入阿蒙森海。
松岛湾最初并不是通过海上，而是通过空中发现的。20世纪40年代，美国海军组织了“高空行动”，派遣航空母舰绘制南极海岸的不同区域。USS Pine Island，以佛罗里达州的松岛湾命名，被派往阿蒙森海。但“松岛号”并未进入松岛湾。相反，其飞机带回了海湾的第一个空中影像。
由于在严酷的阿蒙森海条件下航行缺乏足够动力，美国海军和海岸警卫队在接下来的几十年里专注于南极洲的其他地区。到1980年，松岛湾仍然是南极圈以下最大的未测绘沿海区域。
然而，大约在那时，休斯开始对该地区提出疑问。这位自称“牛仔科学家”的冰川学家直言不讳，善于发表引人注目的言论，这可能会分散人们对科学本身的注意力。但他也因其敏锐的理论家身份而受到尊敬，他的论文充斥着预测各种条件下冰川冰行为的数学方程。
早在20世纪70年代，休斯就关注着两个当时并未被广泛研究的问题：地球变暖和南极洲西部冰盖的潜在崩塌。他参与了一项重建最后一个冰河时代冰盖形成和崩塌的重大项目。该项目使他注意到松岛湾是一个沿海地区，那里的冰川边缘可能以异常快的速度崩解或断裂成冰山。休斯发现卫星图像显示冰川冰架异常短。为什么冰川冰没有延伸到海湾的整个区域？出口冰川通常流入冰架，这是一个漂浮在水面上的巨大冰体。在某些情况下，这个漂浮的冰架可以支撑和保护直接坐落在基岩上的“接地”内陆冰。东极洲的一座同等大小的冰川，大卫冰川，在海洋上流动100公里。相比之下，松岛冰川的漂浮冰只有其长度的一半。
当时，科学家们知道地球正在缓慢变暖，但许多人认为南极洲是安全的：简单地说，它太冷了，不会崩溃。休斯不确定。他担心松岛湾缺乏大型漂浮冰架表明附近冰川的不稳定性，这些冰川深入南极洲西部冰盖的核心。1981年，他称松岛冰川和桑德斯冰川是南极洲西部的“薄弱下腹部”：这些冰川的减弱可能会引发南极洲西部冰盖的灾难性崩塌。他的确指的是灾难性的。南极洲西部大部分地区可能在500年内变成开阔水域；海平面在一代人时间内可能上升超过一米。凭借让同事们皱眉的夸张语气，休斯将他的一篇研究论文命名为“洪水II与末日大陆：海平面上升与南极冰盖崩塌”。
1985年，休斯乘坐破冰船经过库克的“ne plus ultra”进入松岛湾时，他是一名没有官方资助的客人。但他希望了解更多关于松岛冰川的信息——特别是它是否流速过快以至于不稳定。然而，海湾的冰雪和风况非常糟糕，他无法收集到有用的数据。
对于资助此次科考航行的美国国家科学基金会（NSF）来说，仅仅凭好奇心无法证明动用纳税人的钱昼夜不停地撞冰的燃油是合理的。如果松岛湾真的像休斯所说的那样潜藏着冰川学上的隐患，NSF需要看到火种。休斯并没有找到。
事实上，早期的卫星数据显示出对休斯理论的质疑。1972年，在太空竞赛的余波中，NASA和美国地质调查局发射了第一颗地球资源技术卫星（现已更名为Landsat）。冰川学家凯伦·艾莉说：“遥感彻底改变了冰川学。很久以前，没有人拥有整个大陆的图像，她补充说，指的是南极洲。‘现在我们拥有覆盖整个大陆的冰厚度和流速数据。’”
在20世纪80年代和90年代初，基于Landsat卫星图像的研究表明，松岛冰川不仅稳定，而且实际上每年还增加冰量：根据一项估计，每年增加50吉吨的冰。它正在“长胖”，以配得上它“PIG”的绰号。桑德斯冰川——这些研究中被忽略的——似乎也在增长。
看来松岛湾不应被视为一个令人担忧的地区。休斯并不信服。海湾缺乏漂浮冰架的现象仍然引起他的怀疑。然而，没有数据支持他的理论，他无能为力。
使用Landsat的研究是如何出现如此大的错误的？“有很多它做不到的事情，”艾莉解释道。Landsat专门捕获地表数据；事实证明，休斯所需的关键信息隐藏在冰层之下，那是Landsat无法触及的。但另一种卫星技术即将颠覆冰川学。
1991年，欧洲航天局发射了第一颗欧洲遥感卫星。它携带了名为雷达干涉测量的新技术仪器。加州大学冰川学家埃里克·里格诺特看到了这项技术的潜力，尤其是在几年后它被NASA航天飞机使用之后。
通过雷达干涉测量，里格诺特能够精确了解冰川以前看不见的细节。他能够以高达一毫米的精度确定冰层的变形。他可以按小时、按月、按年读取冰的运动。最重要的是，他可以定位接地线。
在冰川崩塌方面，关键在于接地线，即冰川从基岩抬升并开始漂浮在海洋上的地方。这里也是海水侵蚀冰川底部，使其与基岩分离的地方。南极洲西部的大部分冰层都位于海平面以下很深的海底盆地。较暖的海水可以向下流入这个盆地，融化接地线处的冰，并导致其向内陆移动。当漂浮的冰融化时，它不会改变海平面：它已经占据了海洋的体积，就像玻璃杯中的冰块。但当接地线后退时，曾经接地的那部分冰就开始融化。这确实会增加海平面，并破坏冰川的稳定性：冰层底部变薄，更容易断裂。在桑德斯冰川下方的倾斜海洋盆地中，水下冰的厚度超过1000米，为海水提供了巨大的接触面积。海水可以快速将接地线向内陆推移，只有在遇到抬高的基岩时才会减速——例如，一个“固定”住冰层的海底山脊或山脉。桑德斯冰川有一个这样的固定点，位于当前接地线约40公里处。那个固定点对冰川内部施加压力，就像大教堂的飞扶壁支撑着墙壁。如果冰架从那个固定点松动，冰川可能会以更快的速度倾泻其冰层。
如果研究人员不知道接地线在哪里，就无法知道其后退的速度。有了这些关键信息，里格诺特测得的融化速率比以往任何时候都要高几个数量级。他计算出，格陵兰岛的一条主要冰川每年融化高达20米。（此前的估计表明，即使是最脆弱的冰川，每年融化也只有10到20厘米。）里格诺特知道这些数字对许多同事来说会显得很惊人。“哇！也许我的数据有问题，”他想，“但越来越多的证据表明，这些融化率要大得多。”他在20世纪90年代一直受到质疑。很多人很难相信冰川会如此迅速地消失。是什么能如此迅速地破坏冰川？
答案来自一个意想不到的来源。纽约市哥伦比亚大学的海洋学家斯坦利·雅各布斯认为海洋可能参与其中。他知道休斯的工作，并于1991年发表了一篇论文，呼吁对“在很大程度上未知”的阿蒙森海进行“破冰船穿透和详细的海洋学采样”。他想把船开回松岛湾。
海洋的重要性现在似乎显而易见，但当时研究人员更关注流速，而不是冰川到达海洋时会发生什么。里格诺特说，在冰川学领域，很少有人认为海洋会起作用：“它不在考虑范围内。”
海洋以难以研究而闻名。即使在最佳条件下，它也非常昂贵和危险。里格诺特改进后的卫星数据非常好，他大部分时间都在加州的办公室里工作。然而，就海洋而言，卫星是不够的。卫星只能给出地表温度，那里的冰层融化和零度以下的风使得极地水域非常寒冷；它们无法触及更深的暖水。
“要想获得海洋数据，你必须亲自去那里，”里格诺特说。1994年，雅各布斯就这么做了。
自十年前“冰川号”航行以来，没有人冲破松岛湾周围的冰层。“我们正在进入一片基本未知的海域，”加入雅各布斯船上的海洋学家阿德里安·詹金斯回忆道。“没有人知道大陆架的边缘在哪里——这是错误的测绘。”
他们的航行始于新西兰南部更易于到达的罗斯海域。在那里，团队发现了极度寒冷的海洋水——约-2.2°C，远低于淡水的冰点。然而，随着他们沿着海岸线向松岛湾前进，情况发生了变化。他们进入了苏尔茨伯格湾，就在罗斯海附近，发现水温为0°C。
当他们接近目标时，水温变得更暖。“我们设法让船驶入了松岛湾，这显然是我最想去的地方，”詹金斯回忆道。“而且这些观测改变了我们对该地区的看法。”他惊讶于水温之高，便在船上自学了MATLAB科学软件，并编写了一些粗略的估算。“我发现融化速率非常高，比如每年100米——我当时认为太高了，太高了，”詹金斯回忆道。“我以为一定有什么不对；我花了接下来的10年时间来弄清楚。结果发现，这并没有像我当时想的那样被高估。”
然而，起初，团队在发表他们的研究结果时遇到了困难。他们提交给一家主要出版物的一篇论文被拒绝了，没有经过外部审稿，被认为重要性不够广泛。
里格诺特成为了一位关键的盟友。他的工作集中在格陵兰岛，但他知道休斯对松岛湾似乎很偏执的关注。他对詹金斯的高融化速率感到好奇，这与里格诺特在格陵兰岛发现的数据一致。雅各布斯和詹金斯在松岛湾发现的暖水将这一切联系了起来。
“我听说了南极洲西部不稳定的理论，”里格诺特回忆道。他开始查看松岛冰川接地线的雷达干涉测量数据，然后“砰！ 它就在我的屏幕上闪烁。这里有大事发生。”他花了将近两年时间才发表了他的计算：“我想确保我所看到的确实是真的，”他说。“因为如果它是真的，那将意义重大。”
在1997年的一次会议上，里格诺特展示了他的发现，表明松岛冰川的接地线每年后退约1.2公里。
“这就是埃里克的发现让全世界为之震动的地方，”詹金斯评论道。詹金斯、雅各布斯和他们的同事已经证明，由于暖水，冰川的融化速度比之前想象的要快。但融化仍然是一个相对稳定的过程，并不总是问题。危险在于当接地线后退时，暖水能够越来越深入冰盖内部。在这些情况下，冰川可能不会像冰块一样缓慢融化——它可能会像大教堂一样崩塌。
如今，里格诺特的计算仍然有效：研究人员认为，在2011年之前的二十年里，松岛冰川的接地线每年后退约一公里（近期似乎有所放缓）。桑德斯冰川继续以每年约一公里的速度后退，每年损失约37吉吨冰。（这足以每年覆盖美国本土五毫米厚的冰层。）当休斯在20世纪80年代开始研究松岛湾时，他可能没有理解其中的机制，但他当时担心是正确的。
然而，改变南极研究方向就像驾驶破冰船一样，缓慢而昂贵。1994年航行结束后，NSF花了六年时间才派船返回松岛湾，并且第一次尝试（2000年）时冰太厚，雅各布斯无法靠近松岛冰川。在此期间，他和詹金斯继续与里格诺特合作发表论文，以加强他们关于暖水正快速改变接地线的论点。
终于，在2009年，他们的船冲破了冰层。距离上次有人航行在这片水域已经过去了15年。然而，这一次，他们拥有了新的尖端技术：Autosub3，一架全自动水下无人机。Autosub3证实了雅各布斯最初的猜测，即海洋是罪魁祸首：一股深层的暖水，称为绕极深层水，正渗透到冰架下方。它已经在松岛冰川下方蚀刻了一个巨大的空腔。
下一代极地研究人员对世界尽头的这些发展做出了回应。加拿大数学家戴维·霍兰德对海洋-水-空气相互作用的建模感兴趣，他曾乘坐第二架飞机降落在2007年的松岛冰川顶部。他知道洋流主要受风和其他大气模式的影响，并开发了一个复杂的气象站来了解大气活动。他和两名助手连续五个夏天在松岛冰川露营，然后才将重点转移到桑德斯冰川。
他解释说，他们仍在确定研究重点。在前人工作的基础上，霍兰德的团队从松岛冰川开始。但他说，“当我们到了那里时，我们想，我们不应该去隔壁的桑德斯冰川吗？”
桑德斯冰川周围的风暴和其巨大的规模使其研究尤为困难。2004年，美国和英国的一项联合项目对桑德斯冰川下方的地形进行了首次系统性的航空调查，揭示了冰流进入冰川内部的模式及其与周边冰盖的联系。其潜在影响的范围正变得越来越清晰。
桑德斯冰川比松岛冰川大——大得多。它有一个宽阔的前沿——超过120公里——其底部急剧向下倾斜，接近海平面以下1000米。这些尺寸使得暖海水有大量的冰可以作用。此外，桑德斯冰川的汇水区，即流入该冰川的冰，长约700公里，相当于从马萨诸塞州波士顿到华盛顿特区的距离。简而言之，它是大规模崩塌的理想候选者。如今，桑德斯冰川贡献的海平面上升量是松岛冰川的四倍。
然而，几十年来，人们一直专注于松岛冰川。这两大冰川是邻居——但在南极洲的尺度上，它们之间有超过50公里的厚海冰隔开最容易接近的冰前缘。事实上，由于早期的航行一直专注于到达松岛冰川，直到2019年才有人可能从船上看到桑德斯冰川。正如霍兰德在2022年1月航行到那里时发现的那样，冰川的解体使其更难到达。
2021年12月的头条新闻曾宣布，桑德斯冰架可能在五年内“像挡风玻璃一样碎裂”。这一点很难确定。我们确实知道，漂浮的冰架起到支撑作用，使桑德斯冰川内陆的接地冰保持稳定。我们也知道，冰架正在以前所未有的速度断裂成冰山。如果海洋将接地线推得太远，可能会导致失控的融化。
桑德斯冰川是南极洲西部的一道“瓶塞”。其巨大的规模和中心位置意味着它的崩塌可能会引发整个南极洲西部冰盖的连锁反应。这可能发生在约12.5万年前，当时海平面比现在高约六到九米。南极洲西部不会在一夜之间崩塌。可能需要几百年。但如果真的发生——正如许多研究人员担心的那样——它将重塑全球海岸线。
霍兰德用一个简单的原则看待地球：“玩弄大气，就要期待改变。”
异常温暖的洋流正在融化冰层。这些洋流是由风力模式的变化驱动的：更强的风 Displacement 寒冷的表层水，使得深层暖水上升，并涌过大陆架，流入冰川下方的海洋盆地。而风的改变又取决于一个因素：气温的变化。而这些变化是由温室气体排放引起的。
简而言之，霍兰德说，“风会改变海洋，海洋会融化南极洲——水就会来拜访你。”有证据表明，大气变化可以在一个世纪内使海平面上升数米。但这些系统非常复杂，难以预测。霍兰德说，我们手机上有应用程序可以告诉我们明天的天气，但要制作出关于海洋或冰盖的类似应用程序还有很长的路要走。事实上，政府间气候变化专门委员会断言，预测冰盖的“动态贡献”仍然是海平面上升预测中的“关键不确定性”。
科学是一个容易出错的、集体的、人类的过程；它通过缓慢的自我修正而前进，像一艘船在冰山间穿行一样，在不确定性中摸索前进。在松岛湾，那里的海图本身仍在更新，精度至关重要。但精度需要时间，而桑德斯冰川的时间似乎随着每一项新研究的进行而流逝。
本文首次刊登于 Hakai Magazine，经授权转载。
