俄羅斯「地府之門」的千米巨坑持續擴大(組圖)


俄羅斯「地府之門」的千米巨坑持續擴大
俄羅斯「地府之門」的千米巨坑持續擴大。 (網路圖片)

俄羅斯西伯利亞的永久凍土層上,有一個大坑正在以令人擔憂的速度「生長」著。大坑形似蝌蚪,具體位置在俄羅斯亞納河盆地附近廣闊的永久凍土地區,它被稱為「巴塔蓋卡坑」。

大坑大約有1000米長,86米深。當地人對這個區域避之唯恐不及,他們稱大坑為「地府之門」。但對科學家來說,這個地方非常具有研究價值。

仔細觀察坑內暴露出來的土壤層次,人們可以推測出過往氣候條件下地球的樣子。同時,大坑的迅速擴張也提醒著人們,氣候變化對日益脆弱的永久凍土層有著怎樣的影響。

永久凍土層有兩種。一種是來自冰山冰,從最後一個冰河時代遺留下來,如今被深埋在地下。另一種永久凍土層也就是「巴塔蓋卡坑」所在的區域,則是在土壤中形成的。這種永久凍土層的正上方有一層土壤沉積物,而且需要兩年才能形成。

「巴塔蓋卡坑」的出現,揭開了一大片以前被埋藏於地下的永久凍土層,其中有一些是在上千年前形成的。

「巴塔蓋卡坑」從20世紀60年代開始出現。大量的森林採伐讓土地在溫暖的夏日裡失去了樹木的遮蔽,陽光慢慢地「加熱」著土地。而且,由於樹木減少,樹木的蒸騰作用帶來的「冷汗」也越來越少。這些液體本來能夠幫助土地維持低溫。

「樹蔭更少,加上蒸騰作用的減弱,導致地表溫度升高。」英國蘇塞克斯大學的朱利安.莫頓說。「地表溫度升高之後,永久凍土層正上方的土地層也開始變暖,然後永久凍土層本身開始融化。一旦這個進程開始,冰就會暴露在溫暖的環境中,融化的速度因此升級。」

俄羅斯「地府之門」的千米巨坑持續擴大
俄羅斯「地府之門」的千米巨坑持續擴大。 (網路圖片)

揭示20萬年氣候變遷史

科學家們一直在密切監控著西伯利亞的大坑。今年2月出版的一篇學術論文認為,對目前已經暴露在空氣中的土地層次進行分析,能夠揭示20萬年來氣候變遷的歷史。

在過去的20萬年中,地球的氣候持續在相對暖和的「間冰期」和寒冷的「冰河期」兩種模式間來回切換。當地球處在「冰河期」的時候,冰原就不斷擴大。

「巴塔蓋卡坑」的沉積物提供了一部「連續不斷的地質學歷史,這是極為罕見的」。朱利安.莫頓說:「由此,我們能解讀西伯利亞的氣候和環境史。」

然而,到目前為止,仍不能確認各土壤層次的確切年代。接下來,朱利安.莫頓需要收集和分析更多的沉積物。如果一切順利,科研人員可以用鑽子來收集大坑內的沉積物,並由此推斷出更準確的年代。然後,他們可以對比永久凍土層的記錄和其他地方的氣溫記錄,比如從冰蓋處獲得的冰芯記錄。

「這是為了探究在西伯利亞的最後一個冰河時代,氣候變化受到哪些變數的影響。」莫頓說。弄清這一點非常重要,因為西伯利亞北部的氣候變遷史目前仍有很多未知的地方。

研究歷史有助於預測未來。通過科研發現重新構建從前的環境變化,科學家們能夠預測未來是否會出現類似的變化。

比如說,12.5萬年前,氣候正在經歷「間冰期」,那時候的氣溫比現在的氣溫要高幾攝氏度。「如果我們能搞清楚那時候的生態系統,也許能夠從中獲得啟發,預測在氣候變暖的情況下環境將如何變化。」莫頓說。

若持續變暖將現新地貌

如果永久凍土層應對變暖的模式與最後一個冰河時代一樣,就意味著西伯利亞將出現更多大坑,形成更多盆地和湖泊。

隨著冰的融化,原來深埋於冰蓋下10米至20米的土地將暴露出來,形成新的陸地(而非冰原或凍土)。「含冰量極高的永久凍土層開始從表面向下層解凍,新的地貌會隨之出現。」莫頓說。

這樣的影響可能在不久的將來就會發生,因為科學家已經發現:永久凍土層在以極快的速度變化著。德國阿爾弗雷德.魏格納研究所的科學家弗蘭克.岡瑟及其同事在過去十年間一直監測「巴塔蓋卡坑」及其附近的地貌。他們用衛星圖像來測量變化的速度和幅度。他們觀測發現,大坑的拱面牆平均每年擴大10米。在暖和的年份,拱面牆擴大的速度更快,有時候一年達到30米。

2016年12月,弗蘭克.岡瑟在美國地球物理學聯盟的會議上宣讀了他們的發現。他認為,在即將到來的夏季,大坑的拱面牆甚至會到達相鄰的侵蝕谷。如果發生這樣的情況,反過來又極有可能導致大坑進一步擴張。「綜合過去多年的情況看來,大坑在以不疾不徐的速度持續擴大。」岡瑟說,「持續擴大意味著大坑每年都在變得更深。」

將加速氣候變暖

持續變大的大坑會帶來其他令人擔憂的後果。最後一個冰河時代形成的冰如今被暴露在地表。這種古老的冰裡包含著大量有機物,比如數千年前被「鎖」住的碳。「據估算,全世界儲藏在永久凍土層中的碳與目前我們環境中存在的碳的數量相當。」岡瑟說。

隨著越來越多的永久凍土層融化,越來越多的碳被暴露在有微生物的環境中。微生物會消耗碳,然後排放出甲烷和二氧化碳等廢料。這些溫室氣體被排放到環境中,又加速了氣候變暖。

「這就是我們所說的正反饋。」岡瑟說,「氣候變暖最終又加速了氣候變暖。而且這樣的現象可能也會發生在其他地方。目前沒有任何工程學的解決方案來阻止大坑繼續擴大。」

現狀不容樂觀:沒有任何跡象顯示大坑的侵蝕會放慢速度。西伯利亞永久凍土層的未來可能很不確定。

責任編輯:陳鋼

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