玛德琳·奥斯特兰德是一位常驻西雅图的环境记者，她的作品曾刊登在《纽约客》、《国家报》和《是的！》杂志上。这个故事最初发布在Undark。
要进入福克斯永久冻土隧道——这是世界上少数几个专门用于对覆盖地球大部分极北地区的大地与冰混合物进行第一手科学研究的地方之一——你必须戴上安全帽，然后走进山的一侧。这座山位于阿拉斯加福克斯的乡村地区，在费尔班克斯以北16英里。入口在一个金属墙里，看起来像一个部分解剖过的奎恩塞特型建筑，或者一个放大了的霍比特人洞穴。一丛瘦长的桦树和黑云杉点缀着山顶，一个巨大的制冷装置在门外咆哮如喷气发动机——以防止隧道内容物变质或融化。
九月的一个温和潮湿的日子，研究化学家托马斯·道格拉斯护送访客穿过隧道门。道格拉斯在美军工程兵团的一项名为“寒冷地区研究与工程实验室”（CRREL）的项目工作，该项目涉足从融雪建模、湿地植物清单到隐形飞机研究等各种领域。但他自己的工作侧重于永久冻土的几个方面，并且他偶尔会在此地带领参观。
里面，永久冻土隧道本身比它的外部更奇怪。一条金属木板路横跨着厚厚的、松散的、可可色的细尘地面。荧光灯和电线悬挂在我们上方。墙壁嵌着悬浮在冰和淤泥砌体中的根，含有大量的古代细菌和从未腐烂的植物及动物组织。因此，隧道散发出一种奇特而腐臭的气味，像一股难闻的奶酪味（想想斯蒂尔顿或林堡奶酪），但带有泥土的余韵，以及汗袜子和马粪的味道。
道格拉斯穿着一件轻便夹克，身材苗条，脸上带着一丝友好的半笑，在木板路上悠闲地散步，用博物馆讲解员或山地向导那种口齿伶俐的热情描述着周围的环境。“隧道的这部分大约有18000年的历史。我们已经用碳14进行了测年。这里确实是一片富含骨骼的区域，”他说。他指着淤泥中看起来像地鼠洞的地方——那是科学小组钻孔留下的空隙。一块草原野牛的骨头，一种大型北极有蹄类动物，在大约10000年前最后一个冰河时代末期灭绝了，它躺在坚硬的泥炭中。再往前一点：一块猛犸象骨头。我们既走进了地下，也回到了过去。
泥土的墙壁看起来很软，像泥巴一样，但他用一根长金属手电筒敲打其中一面，发出叮当的声音。“你可以看到这东西坚硬如岩石，”他说。
永久冻土是地球冰河时代最奇特的产物之一。抽象地说，它听起来是一种简单的物质——任何保持冷冻两年或两年以上的土壤材料。实际上，它是一种变化多端的物质，覆盖着北半球约24%的陆地——从青藏高原到西伯利亚，以及北美洲的北极和亚北极地区。如今，许多这样的地区都变得既不稳定又脆弱。永久冻土可以坚硬如基岩，但当它融化时，如果富含冰和淤泥，它会变成像胶水、巧克力牛奶或湿水泥一样的物质。在其冷冻状态下，它可以储存物质数千年而不使其腐烂。它可以将细菌悬浮在一种“低温睡眠”状态——数千年后仍然存活。
对永久冻土的许多科学研究都是从上方或远处进行的，通过遥感设备和计算机模型，或者偶然在旧矿井或河流悬崖坍塌暴露千年古冰的地方进行。有时是通过繁琐的手工采样和钻入地下深处来完成的。“基本上，我们大多数人都是从地表研究永久冻土，然后想象它下面的样子，”研究湖泊和湿地碳排放的美国地质调查局生态学家金伯利·威克兰德说。福克斯隧道是仅有的两个专门用于科学研究永久冻土的地下设施之一，游客可以在其中实际行走在冰冻的土地中。（另一个在西伯利亚。）当威克兰德在2001年第一次走进隧道时，她说，这就像一个启示——她真正理解永久冻土是什么的时刻。
在这里，威克兰德这样的人与道格拉斯、他的同事以及来自世界各地的研究人员合作。他们共同研究了从地面穿透雷达在太空探索中的应用——该隧道被认为是火星的一个类似物——到草原野牛骨骼中的同位素，这些同位素可能暗示了这些生物灭绝前迁徙的习性。在这里，你可以看到三维的物质，并轻松提取18000至43000年前的样本进行研究。你可以认识到永久冻土的复杂性，有多少东西仍然隐藏着，科学家们还有多少需要学习。你可以研究和破译它可能包含的关于地球历史的海量信息，并且你可以测试它消失可能如何影响地球未来的方式。
事实上，如今永久冻土最常在的全球背景下被讨论，并且越来越受到关注。去年12月，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）披露，曾经能够捕获和储存碳的全球永久冻土——现在正在崩溃，并释放出它长期以来埋藏的东西。一些科学家担心，永久冻土的融化可能会释放出完全对现代世界陌生的微生物（鉴于Covid-19大流行的破坏性，这种威胁的重要性似乎更加令人不安）。与此同时，NOAA的分析表明，全球正在瓦解的永久冻土每年已经向大气中释放了3亿至6亿公吨的导致全球变暖的碳，这几乎相当于法国或加拿大的所有工业和交通活动的总和。这一发现是一个警示信号——可能是一个反馈循环的开始，其中北极地区的自然过程可能会加剧气候变化的影响。
随着气候变化导致阿拉斯加的土壤温度升高，福克斯隧道可能拥有该地区最受保护和最冷的永久冻土。这种情况能持续多久很难预测。参观隧道的人不禁会想，随着地球永久冻土的崩溃，最终在生物、生态和科学上将会有多少损失。
早期，永久冻土主要是一个工程师的担忧，而且通常是一个麻烦。在20世纪初的费尔班克斯附近，永久冻土是淘金者与下面的黄金之间的障碍。因此，矿工会炸开它或用称为蒸汽尖的装置融化它，将冻土变成泥浆，然后将其运走以获取黄金。（福克斯隧道所在山丘年轻的前部被淘金者挖走并运走，这就是为什么隧道主要包含古代永久冻土。）
在其他地方，永久冻土是一个建筑问题。1942年，当美国陆军工程兵团派出10000多名士兵和平民穿越阿拉斯加东部和加拿大修建阿拉斯加公路时，工程师们发现，如果没有融化，就无法直接建造在这种东西上——这是一个痛苦的教训，涉及设备损坏和卡在坚硬泥泞中的卡车。根据工程兵团发布的一份历史资料，这些建造方面的挑战有助于确定“寒冷地区研究需求”，这些需求后来导致了CRREL的成立。
直到冷战时期，冻土才开始被视为一种潜在的资产，值得科学探究。国防部想看看冰冻地形是否能为军事基地和行动提供一个安全的位置。1959年和1960年，美国陆军在格陵兰岛建造了一个地下城市，称为“百年营”（Camp Century），里面有实验室、宿舍、健身房、理发店和一个核反应堆提供热量和电力。在这里，他们研究了积雪的特性，并首次钻探到格陵兰冰盖底部。该营地还旨在容纳“冰虫计划”，该计划旨在冰盖内部建造数千英里的隧道，并用于储存弹道导弹和核弹头。但几年后，人们发现格陵兰冰川过于动态和不稳定，无法支撑这样的网络，该项目被取消。营地于1966年被废弃。
福克斯永久冻土隧道的目的更为朴素。1963年首次挖掘时，它只是为了测试冻土是否能作为足够好的掩体或小型军事储存设施。永久冻土天然具有减震性，理论上可以承受炮击和轰炸。CRREL实验工程部的地质学家乔治·斯温佐（George Swinzow）是该隧道最早的建造者和管理者之一，他还试图创造一种他自己的永久冻土合成版本，称为“永久混凝土”（permacrete），并用它在格陵兰坎普图托附近新挖掘的另一条隧道内建造柱子、砖块和其他地下支撑物和砌体。（斯温佐后来还写了一本题为《冬季战争》的书，讲述了在寒冷地区作战的技术问题。）
1968年和1969年，美国矿业局借用了该隧道，并在一个坡度平缓的侧通道（称为“竖井”）中测试了一些爆破和钻探技术。最后，隧道看起来像一个不对称的“V”形。在接下来的二十年里，这里的主要研究仍然集中在工程方面——永久冻土作为一种物理实体，而不是生物实体，一种会影响建筑物和管道建造的基底。工程师们很快发现，当永久冻土接近大约30华氏度（或-1摄氏度）时，它会变形和弯曲。因此，CRREL在入口处安装了第一个制冷装置和一套风扇，将冷空气送回穿过泥土通道。现在，制冷机将该设施保持在25华氏度（或约-4摄氏度）。
转过竖井，木板路就结束了，道格拉斯指示他的游客“小心翼翼地走”，或者“像忍者一样行走”。隧道的顶部降低了，他恳请他们避免扬起尘土，也称为“黄土”——一种由风携带数英里并在山丘中积聚的细腻尘土。隧道刚挖掘时，冰将黄土固定在原地。但当暴露在寒冷的空气中时，冰会直接蒸发成水蒸气，这个过程称为升华。冰消失后，尘粒就落到了地板上。挖开尘土——费尔班克斯的古生物学家有时会这样做——你就能找到地松鼠的骨头、仍然带有绿色痕迹的千年古叶、古代种子和水果，以及看起来像是刚死在你窗台上的甲虫壳。
到21世纪初，隧道尘土飞扬的表面也使其看起来很像火星，火星有寒冷的泥土和它自己的永久冻土层。研究人员开始在隧道中测试原型探测车，并使用地面穿透雷达寻找新的方法来寻找火星上的水和冰——甚至外星生命。大约在同一时间，NASA开始对冰栖微生物是否能提供关于其他行星生命形态和功能线索感兴趣。1999年和2000年，一位名叫理查德·胡佛（Richard Hoover）的NASA天体生物学家采集了他认为属于细菌的微观丝状物样本，这些细菌被冻结在永久冻土隧道一处32000年的地层中。2005年，他宣布了从这些样本中得出的发现——发现了第一个在古代冰中仍然存活的物种，一种极端微生物，称为*嗜冷菌*（Carnobacterium pleistocenium）。
这一发现预示着对永久冻土的新认识。它证明了生命可以在极端环境中存在。但更不祥的是，它表明全球正在发生的永久冻土融化可能会唤醒生态过程和长期休眠的生物，而且并非所有这些生物都一定是良性的。
穿过竖井，永久冻土隧道通向一个高顶画廊，里面有冰水形成的图案，每一个都像抽象雕塑一样美丽。这是隧道较新的部分，是在2011年至2018年间挖掘出来的。这里的钻探暴露了这些巨大的冰土横截面，称为“冰楔”。有些宽度达15英尺。（不寻常的是，CRREL的一些学术科学家亲自挖掘了隧道的这部分，驾驶重型机械进入地下。道格拉斯没有参与，但阿拉斯加大学费尔班克斯分校的积雪研究员马修·斯特姆（Matthew Sturm）描述了驾驶滑移装载机（一种小型推土机），一名研究工程师操作着一个叫做回转切割器的设备，该设备安装在挖掘机上。）
冰楔是巨大的矛状结构，当水渗入永久冻土的淤泥部分裂缝时形成。新的冰在每个夏季都会腐蚀出水渗透的缝隙，因此冰楔会随着时间积累更多的冰并膨胀。在这里，它们以深色、光泽、大理石般的形态 spread across the walls（在墙壁上延伸）。“这形状不是很奇特吗？它让我想起了，就像，达·芬奇的草图，”道格拉斯惊叹道。“这不像一只鹰，像一个人变成了鹰吗？”他停在一片好奇地像一个人物的冰上——一个有尖耳朵的头，展开的双臂像翅膀一样放在玻璃般的身体上，脚形像树根。这个形成是偶然的，大约25000年前被冻结在这里，但这种奇幻的形状比比皆是。离“鹰人”几英尺远是一个水平的冰管，看起来像一个立体模型，里面悬浮着草叶和根以及气泡。这些植物物质大约有相同的年龄，但看起来就像昨天刚采摘好放在玻璃盒里一样。
鹰人以及这个画廊里的每一个冰形成都是一个冰楔的切片。通过毛细作用，水也能在土壤中汇集成透镜状和块状。有些变得巨大；有些保持微观。这些冰块中的大多数约99%是冰冻的水，夹杂着很少的淤泥。但永久冻土中的盐分会侵蚀冰的边缘，形成未冻结的部分。在这里，在所谓的盐水通道中，生活着其他微生物。如今，这些微生物是隧道——以及世界各地其他永久冻土研究——中日益活跃的研究领域，原因很充分。
在人们的普遍想象中，永久冻土中的微生物就像微小的亡灵怪物——超级细菌，它们苏醒并传播瘟疫。2016年，西伯利亚的亚马尔半岛发生了75年来的首次炭疽病爆发，这很可能是由于一次热浪融化了该地区的永久冻土，释放出了一只早已死亡的驯鹿尸体中的炭疽孢子。至少有20人感染，一名12岁的男孩死亡。这些风险让科学家们足够警惕，以至于在11月，一个国际组织在德国汉诺威集会讨论这些问题。
微生物可能在塑造大气命运方面扮演着更令人不安的角色：正是微生物决定了永久冻土中的碳有多少会逃逸到空气中，又有多少可以重新储存在土壤中。2013年，威克兰德和她的同事们来到隧道，收集了最近挖掘过程中从墙壁上刮下来的35000年前的永久冻土样本。他们将这些刮屑装在几个装满干冰的冷却器里，然后带着它们飞往他们在科罗拉多州的实验室。他们将样本悬浮在水中，然后像泡茶一样过滤它们，并测量从水中浸出的二氧化碳量。
解冻的、被唤醒的茶中的细菌开始分解样本中的有机碳；不到一周，其中约一半就以二氧化碳的形式排放到空气中。这是一个令人不安的发现。科学家们长期以来一直在争论永久冻土的融化会对全球气候产生多快或多慢的影响。但这项研究表明，古代土壤的变暖可能会在短时间内产生大量的温室气体排放——这是另一个对这种物质要警惕的原因。
但也有其他科学家试图从新觉醒的微生物群落中找到有益价值。一些人继续了胡佛的工作，但采用了更强大的DNA分析技术来寻找冰中可能提供关于星际生命的见解的活体微生物。在新罕布什尔州CRREL实验室工作的土壤微生物学家罗宾·巴尔巴托（Robyn Barbato）也计划从隧道采集样本进行生物勘探。这是用于描述寻找可能有助于设计超低温胶水、生物砖、可持续道路材料和防冻剂的微生物的术语。“我认为北极和南极是新的亚马逊。那里有如此多的生物多样性，”巴尔巴托说。“我们可能真的会遇到有趣而有用的过程，我们可以将其改编以使事物更具可持续性。”
在过去的27年里，至少有三次，由于工程问题和春季及夏季的大雨相结合，洪水威胁着隧道。1993年，洪水聚集在旧隧道后部，导致天花板变形，并落下大块淤泥。2014年，水从附近山坡流入隧道，隧道内积聚了冰冷的积水。2016年，“我们差点毁了隧道，”斯特姆回忆道。大雨改变了上方的排水，水渗入隧道 adjacent to an ice wedge（附近的一个冰楔）。“在任何措施能够生效之前，它已经侵蚀了一个房子大小的冰楔。”洪水的 मुख्य प्रवाह（主要冲击）最终从隧道中排走，但这次险情提醒了CRREL工作人员潜在的灾难。隧道中仍留有不同洪水留下的冰块。
“对我来说，这是我们从隧道中学到的最突出的东西之一，”斯特姆说。当永久冻土崩溃或侵蚀时，留下的地貌称为热喀斯特。这个词让人想起石灰岩喀斯特——一种地下地形，像瑞士奶酪一样，充满洞穴、岩石水池、泉水和溪流，由溶解和侵蚀的石灰岩形成。但热喀斯特比石灰岩喀斯特不稳定得多。几年之内，永久冻土融化形成的水坑可以变成湖泊，然后坍塌成沟壑。永久冻土不会仅仅因为温度升高而融化。水将扮演破坏性的角色。近年来，大火也席卷了阿拉斯加和西伯利亚。在隧道内，靠近第二个入口，墙壁上有一条细黑带，那是木炭的痕迹，很可能是火灾造成的。在人类世气候下，如果火焰烧毁了隧道上方的山坡，热量可能会辐射到内部的冰中并帮助其融化。
道格拉斯带领大家穿过第二扇门，经过另一个嘈杂的冷却风扇，进入潮湿的空气和日光中。他走到山坡上，那里是隧道的屋顶，然后进入后面的森林，沿着一条旧的小径，穿过矮生桦树、柳树、黑云杉和芬芳的拉布拉多茶丛。这是一个永久冻土崩溃的画面，也是另一个活跃的研究领域。CRREL的研究人员安装了各种仪表和相机来追踪森林中的降雪和融化情况。他的导览穿过了几块下陷、被水淹没的地面，然后是一条长长的山沟，云杉树弯曲着朝向它，仿佛在鞠躬。茶色的水在中间潺潺流淌。这是坍塌的冰楔的顶部。
“谁知道那个冰楔融化了多远？”道格拉斯说。“有一种感觉，地下是不稳定的。”
这种崩溃感远远超出了这里。费尔班克斯2019年全年的平均气温为32.6华氏度，即略高于冰点，而永久冻土无法承受更多这样的年份。隧道内似乎越来越像一只被囚禁的珍稀动物，一种可能很快就会消失的地球形态。在气候变化的时代，福克斯隧道成为一个宏大地反思这种损失及其连锁效应的项目。“有时我们会开玩笑说，有一天，我们会成为费尔班克斯地区唯一的永久冻土，”道格拉斯说。今年，他和他的同事将尝试其他方法来延长隧道的寿命，例如使用太阳能电池板为其制冷机供电。他们将在今年年底前完成今年冬季开始的扩建项目，使隧道规模翻倍。这将使他们能够从各个角度（用雷达）和（用人眼）观察永久冻土，并开发大规模扫描冻土的方法。
其本质上，这是研究和可视化地球大部分地区重塑过程的一项努力。
道格拉斯解释说，在接下来的80年里，仅仅一代人的时间，阿拉斯加大部分地表附近的永久冻土将分崩离析。“这将从根本上改变水文学、植被、积雪、春季融化的时间、热量交换、动物栖息地，并将彻底改变地貌。”他补充说，福克斯未来的工作是了解这种损失的惊人后果。他说，阿拉斯加和整个远北地区“将成为一个根本不同的地方。”
