2021-09-23

科学好故事|格陵兰岛的隐秘洞穴关乎人类的过去和未来|地球|格陵兰岛|洞穴



  来源:wired

  作者:EMMA BRYCE

  翻译:任天

2008年7月,由于格陵兰岛西海岸的气候变化,罗素冰川快速流失2008年7月,由于格陵兰岛西海岸的气候变化,罗素冰川快速流失

  半个世纪以来,科学家们一直想知道格陵兰一个神秘洞穴中隐藏的秘密。现在,他们已经接近谜底。

  2008年冬天,吉娜·莫丝莉的职业轨迹因为一次酒吧里的交谈而改变。当时,莫丝莉在英国布里斯托尔大学攻读博士学位,研究方向是洞穴环境,并且已经成为一名崭露头角的古气候学家。在酒吧里,她与布里斯托尔大学洞穴协会的成员见了面,并与资深洞穴探险家查理·塞尔夫交攀谈起来。

  塞尔夫告诉莫丝莉,在遥远的格陵兰岛北部有一个巨大的洞穴,嵌在陡峭的悬崖顶上,离地面数百米,令人难以接近。20世纪60年代,美国陆军在冷战侦察任务期间拍摄了该洞穴的第一张正式图片,当时飞行员正试图寻找紧急的无冰降落跑道。从那时起,包括塞尔夫在内的一些研究人员都尝试过探洞,但都没有成功。有些人甚至把直升飞机停在洞口附近,往里面看,但看到的只有漆黑的洞口。

  洞穴往往能提供关于历史气候的最可靠线索,这些线索就隐藏在洞穴顶部和地面的钟乳石及石笋中。在年轻的古气候学家莫丝莉看来,格陵兰岛北部的气候正发生着迅速变化,这个未被探索的洞穴很可能是非常重要的突破口,有着极大的吸引力。"一想到要去探险,我立刻就兴奋起来,"莫丝莉说道。塞尔夫将收集到的信息借给了莫丝莉,她复印了一份,然后就放到了抽屉里,"我不知道该拿它怎么办"。多年来,莫丝莉偶尔会想到那个洞穴,想象着自己前往那里探险的情形,"但当时的我没有信心,甚至不知道从哪里开始"。

格陵兰岛库鲁苏克附近的Apusiajik冰川格陵兰岛库鲁苏克附近的Apusiajik冰川

  十多年后,莫丝莉已经有了三次前往格陵兰岛短暂探险的经验,尽管是去更南部的洞穴;她还得到了一笔慷慨的资金支持,似乎到了做出改变的时候了。现在,莫丝莉是一位经验丰富的洞穴探险者、极地探险家,也是奥地利因斯布鲁克大学的古气候学家,她正准备带领一支六人探险队前往北极圈,对那个神秘的洞穴展开探索。这将是世界上第一支造访该洞穴的探险队。对该洞穴内部物质的研究将使我们得以一窥地球北极地区的深层历史。如今,这些地区的升温速度是地球上其他地区的两倍,了解那里曾经的样子可以帮助我们预测地球的未来:如果北极继续融化,全球气温继续上升,灾难性的海平面上升将给人类带来什么样的风险?

  莫丝莉对洞穴的热爱始于12岁时参加的一次家庭露营旅行,当时她去了英国萨默塞特郡的切达。在导游的带领下,她得以参观当地的一些洞穴,并第一次进入了黑暗且如同迷宫般的地下世界。她立刻迷上了那种在泥泞中爬行的感觉,并开始将送报赚的钱节省下来,用于在度假时再次进入那些奇妙的洞穴。"我非常喜欢这种感觉,"莫丝莉说,"其他人可能会在去威尼斯的时候体验到这种感觉,当他们在小巷里闲逛时,会很想知道拐角处有什么——那种兴奋的感觉,我在地下的时候就感受到了。"

  几年后,莫丝莉开始攻读古气候学博士学位,这也将她的两个兴趣——洞穴探险和气候变化——结合了起来。洞穴在气候研究中很有价值,因为许多洞穴具有丰富的化学沉积物,也就是洞穴堆积物(speleothems)。这是由矿物沉积物构成的地质特征的总称,而这些地质特征形成了石笋、钟乳石和流石,它们或从洞穴顶部悬挂下来,或从地面上隆起,像蚁丘一样。在数千年的时间里,来自外部世界的水滴通过洞穴顶部慢慢落下,使洞穴堆积物不断生长。矿质方解石沉积物形成了基础的物理结构,随着时间的推移,像头发一样薄的沉积物层堆积起来,有点类似树木的年轮。每一滴水都带有其化学特征,可以告诉我们当它沉积时,地表正在发生的过程。方解石、氧气、碳,甚至洞穴内的土壤、花粉和植被的痕迹,共同构建了过去环境的样貌,为科学家提供了历史上大气二氧化碳水平、温度、降雨量,甚至洞穴周围栖息地的线索。

  与此同时,洞穴本身也极好地保存了这些珍贵的记录,使它们成为回顾过去的窗口。洞穴与地表环境有许多联系,但也得到了很好的保护,不受地表环境的影响。这意味着许多信息就隐藏在地表之下,默默记录着几十万年,甚至几百万年发生的变化。在很大程度上,稳定的洞穴环境完整保留了对过去气候的长期、详细的记录。相比之下,海洋沉积物更容易受到动物的干扰,冰芯则会在温度变暖时融,作为一种存档类型,洞穴具有一些不错的优势。

  随着铀钍放射性测年技术的进步,研究人员可以更精确地分析洞穴堆积物的年龄,精度可达20年左右。结合沉积物中所包含的环境信息,我们可以非常确定地说明某些事件发生的时间。当涉及到气候记录时,洞穴记录只是更大图景的一小部分,但由于洞穴遍布世界各地,它们的洞穴堆积物有助于填补其他信息保存措施的空白。与此同时,洞穴堆积物的详细记录也有助于建立一个更丰富的资料库,帮助描绘全球过去历史的环境变化。你可以逐步开展工作,以更加全球化的方式呈现环境的样貌,但需要有属于特定地区的信息,这将有助于研究人员发现更广泛的气候趋势,并比较地区之间的差异和联系。

  由于以往气候的一些特征反映了当前正在经历的气候变暖——以及未来将面临的气候变化问题——因此这些洞穴记录将为未来的气候研究提供了宝贵的指导。研究人员正在尝试进入历史上那些比现在更温暖的时期,希望能找到相关的例子,告诉我们真实的气候和环境可能是什么样子。

1948年夏季,探险人员进入了格陵兰岛的一个洞穴1948年夏季,探险人员进入了格陵兰岛的一个洞穴

  到目前为止,为了搜寻洞穴堆积物,莫丝莉已经环游了世界。她曾经划船穿过法国古尼尔洞穴(Grotte de Gournier)的地下湖,上方的钟乳石如同悬挂的吊灯。在美国内华达州的魔鬼洞(Devil's Hole Cave),她曾爬下152米高的岩石表面,抵达洞穴底部取样。她还参加过一个探险团队,前往巴哈马的水下水晶洞穴收集石笋,有一部IM.............

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