Andrew Christ记得那一天他成为了“这个长达60年、怪异而狂野的冷战故事”的一部分。那是2019年,这位佛蒙特大学的研究人员距离他的论文答辩只有四天时间了。他已经没有压力了,除了帮助检查几十年前钻探的冰芯样本,他还有更重要的事情要做。

核心是冰下沉积物和岩石,1966年从一英里以下的冰中取下营的世纪这是一个位于格陵兰岛的美国研究基地,曾为一个秘密但失败的军事项目提供掩护。样品从冰盖下被取出后,与岩芯的其他部分分离,在大西洋上纵横交错,丢失,然后被重新发现。但它从未被分析过。

“神奇的是,它一直都是冻着的,”克里斯特说。“我们做的第一件事就是熔化它。”克里斯特和其他地质部门的同事正在对岩心样品中的沉积物进行分类,在进行下一阶段的分析之前将其洗掉,这时他注意到水中漂浮着一些特殊的黑色斑点。他收集了一些,放在显微镜下看得更清楚。“哦,我的天哪,这些是植物,”他记得自己惊呼道。“我完全变成了一个疯狂的科学家。”

当研究人员安德鲁·克里斯特(右)发现格陵兰岛的冰下样本中含有冻干的植物碎片时,他兴奋地成为了“完全疯狂的科学家”。
当研究人员安德鲁·克里斯特(右)发现格陵兰岛的冰下样本中含有冻干的植物碎片时,他兴奋地成为了“完全疯狂的科学家”。安德鲁·克里斯特

在最初的眩晕之后,他逐渐意识到这些斑点的重要性。基督,第一作者今日发表的论文美国国家科学院院刊他在沉积物中发现了“冻干化石”和其他直接证据,证明格陵兰岛在过去100万年里是无冰的。

这一发现不仅仅是学术上的好奇:它对我们的未来有直接的影响.哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球天文台(Lamont-Doherty Earth Observatory)的气候地球化学家、合著者约尔格·谢弗(Joerg Schaefer)说:“问题不在于‘格陵兰岛是否’在融化,而在于速度有多快。”再加上谢弗和同事分析的格陵兰中部的样本2016年,世纪营的资料显示,“毫无疑问,格陵兰岛是一个不稳定的冰盖。”

对谢弗来说,分析世纪营冰川下样本是一件令人兴奋的事,尽管他的团队的结果是坏消息。“作为一名科学家,这是令人兴奋的,”他说。“作为地球上的一名公民,这太可怕了。”

研究人员长期以来一直认为,格陵兰岛的冰盖(有些地方超过两英里厚)基本上是永久性的,已经覆盖了该岛200多万年。beplay体育官网电脑板冰下样本证实,巨大的冰盖可能比大多数模型预测的更容易融化,这将向海洋中倾倒足够的水,使海平面上升20英尺,几乎把伦敦和波士顿等主要城市从地图上抹去。

世纪营所在的格陵兰岛西北部,在过去的一百万年里至少有一次是完全无冰的,可能与现代东格陵兰岛的地貌相似。
世纪营所在的格陵兰岛西北部,在过去的一百万年里至少有一次是完全无冰的,可能与现代东格陵兰岛的地貌相似。约书亚棕色/ UVM

“这项研究非常重要;(它表明)格陵兰冰盖可能会随着我们预测的下个世纪的气候变暖而消失,”威廉·科尔根说,他是丹麦和格陵兰地质调查局的气候学家,没有参与这项研究。

地球极地地区的变暖速度比地球其他地区快得多,大多数模型显示,下个世纪气温将至少上升14华氏度*(超过8摄氏度)。连同2016年的分析,新的世纪营论文表明,这样的温度飙升足以融化冰盖,并导致灾难性的海平面上升。“格陵兰冰盖可能会消失,”科尔根说。“它对气候非常敏感。”

世纪营样本在重新思考气候变化影响方面的作用,只是其奇怪历史中的最新转折。1959年,美军在格陵兰岛西北部建立了世纪营地,表面上是为了科学研究。然而,该基地的真正目的是“冰虫计划”(Project Iceworm):这是冷战时期的一项秘密计划,计划在冰中建造几百英里长的地道,深入约25英尺(约合15米),用于储存苏联打击范围内的核导弹。

1960年,世纪营的工作人员在冰盖表面下25英尺处挖掘了隧道,然后放弃了这个项目
1960年,世纪营的工作人员在冰盖表面下25英尺处挖掘了隧道,然后放弃了这个项目美国陆军工程兵,寒冷地区研究与工程实验室

这个秘密的军事计划从来没有发生过——工程师们很快就了解到冰的移动是多么迅速和不可预测,这使得这个地方高度不稳定,完全不适合制造核武器。科尔根,项目经理世纪营气候监测项目他是到过这个前陆军设施遗址的少数人之一,该设施现在被埋在100多英尺的积雪和冰下。他说:“隧道被压塌了。”“雪已经变成了冰,堆成煎饼的碎片。”

“世纪营”于1967年被废弃,就在一年前,它的工程师们完成了一项真正的科学壮举:钻取了第一个冰芯。这些细长的圆柱形冰芯与最近从南极洲和格陵兰岛其他地方获得的冰芯一起,提供了古代气候条件的重要记录,研究人员利用这些记录来了解我们的过去,并为我们的未来建模。科尔根说,世纪营对科学来说是无价的,现在比以往任何时候都要珍贵。

科尔根说:“世纪营地是第一个冰芯项目,我们仍在从中学习。”他补充说,冷战时期的团队可能在工作早期就意识到该地点不适合作为导弹基地,但以科学的名义坚持了下来。他说,冰川下的样本“之所以存在,是因为他们不接受否定的答案....。它们一直戳进了基岩,甚至还在继续前进。”

一些长达一英里的世纪营冰芯此前曾被研究过。然而,1966年收集到的冰下岩芯样本(冰下约12英尺厚的冻结泥浆和基岩)被储存在陆军实验室的冷冻室中,然后被存放在布法罗大学。样本最终被送到了丹麦,在哥本哈根大学的冰芯档案室里,它再次被封存了。

基督在世纪营样本中发现的一些植物碎片看起来就像昨天还活着一样,尽管它们已经有100万年的历史了。
基督在世纪营样本中发现的一些植物碎片看起来就像昨天还活着一样,尽管它们已经有100万年的历史了。安德鲁基督

2017年,当工作人员准备升级设施时,有人注意到未开封的世纪营岩心样品盒子。在冰芯内部,他们发现的不是典型的细长圆柱形冰芯,而是装着冰下岩石的玻璃罐和块状冰冻沉积物。这一发现几乎立即在该领域引起了轰动。在今天,用现代钻探技术获取类似的冰下样本将会非常昂贵。

“我们知道这些样本有多重要。我们都开始发抖,甚至有一点流口水,”谢弗说。样品的消息传开后,他和佛蒙特大学的地质学家保罗·比尔曼(Paul Bierman)飞往哥本哈根,希望通过谈判获得一些材料。“我们尽量不让他们看到我们有多兴奋。我们只是努力保持团结。”

从钻机撞击冰盖下沉积物和基岩的地方收集到的冰下物质含有冰所不含的信息。暴露在外的岩石,就像地球表面的其他任何东西一样,会受到宇宙射线的轰击,产生被称为宇宙起源核素的化学特征,这可以用来确定一个地区是否以及何时没有冰。“只有当岩石看到开阔的天空时,核素才会产生,”谢弗说。科尔根说,确定材料年代的工作“非常非常困难”,但世纪营样本的最初年代已经确定,有信心,它的年龄不足100万年,与之前研究过的格陵兰中部样本相吻合。

克里斯特、谢弗和他们的同事们继续分析世纪营的材料,以缩小其年龄范围,并更多地了解它保存的植物材料,这是独一无二的,因为大量的冰沉积通常会破坏有机物质。下一阶段的研究已经在进行中,包括寻找DNA的痕迹,可以用来确定存在的物种,甚至重建整个生态系统。到目前为止,它看起来与现代北极苔原相似。

在冰下沉积物样本中意外出现的“黑点”原来是冰冻的植物化石。
在冰下沉积物样本中意外出现的“黑点”原来是冰冻的植物化石。安德鲁基督

世纪营的核心还有更多值得探索的地方。样品的最底层包括可能有300万年历史的沉积物,包括更多的有机物,克里斯特说,可能是“从冰下发现的最古老的(物质)。”

世纪营可能从未拥有过核武器,但事实证明,它的重要性远超其规划者的想象。

更正:这篇文章之前说温度至少上升了40华氏度。正确的数字是至少14华氏度。