南極冰蓋之下,發現了由丘陵與峽谷組成的複雜世界

编辑者: Alex Khohlov

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來源: Science (2026). DOI: 10.1126/science.ady2532

在南極厚實的冰層之下,乍看是一片單調的白色平原,但隱藏的不是平坦的海床,而是多樣的地貌:山脈、山谷、峽谷。究竟規模有多大,科學家長久以來並不清楚。但在 2026 年一月,研究人員提出了一張詳細的冰下地形圖,徹底顛覆了對南極隱藏世界秩序的認知。這張地圖揭示了數以萬計先前未知的丘陵。

這項研究由愛丁堡大學的海倫·奧肯登領導,採用了出人意料的方法。不同於傳統的雷達測量(這種方法會留下巨大的空白區域——有時測線之間相隔達一百五十公里),科學家們結合了高解析度衛星觀測與冰層運動的物理原理。

這種被稱為「冰流擾動分析」的方法,可以間接「看見」冰下地形:當冰流經海床的起伏時,會在地表產生波動,而衛星能以極高的精度捕捉這些微小的波動。如此一來,科學家們得以重建基岩的形狀,即使在那些過去無法進行直接測量的地區也能做到。

其結果是——第一張涵蓋整個大陸的冰下地貌圖。這張地圖覆蓋了整個南極洲,並辨識出超過三萬座高度在五十公尺以上的丘陵。地圖上顯示的不只是丘陵:研究人員還看到了岩石嶙峋的阿爾卑斯式山谷、深邃的冰川峽谷、廣闊的高原、高聳的山脊,以及冰川侵蝕留下的痕跡。這裡的地形與其他大陸一樣多樣化——彷彿地球表面的整個歷史都被冰封保存了下來,歷經數個世紀。

為什麼這很重要?海床的形狀直接決定了冰如何流向海洋。突出的丘陵和山峰就像錨一樣:它們產生摩擦力,減緩冰川流入海洋的速度。這項知識對於預測冰層融化和全球海平面上升至關重要。正如愛丁堡大學冰川學與地球物理學系教授羅伯特·賓厄姆所解釋:「精確的海床地圖對於在數值模型中正確考慮摩擦力是必要的。」

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IFPA 南極洲的地形。來源:Science (2026)。DOI: 10.1126/science.ady2532

沒有它,對冰層移動速度及其對全球海平面上升貢獻的預測將是不完整的。」如今,這些預測並非抽象概念:它們影響各國政府保護沿海城市和港口免受淹沒的決策。

南極冰蓋是行星尺度的水庫。它包含了地球上約百分之七十的淡水。冰層平均厚度超過兩公里,在某些地方甚至接近五公里。如果所有這些冰都融化,全球海平面將上升約五十八公尺。冰層移動速度的任何變化都會影響到遙遠的大陸之外,影響從赤道到熱帶地區的沿海城市和生態系統。

冰下地形的歷史既深遠又奇特。這片地形早在冰蓋形成之前就開始塑造——超過三千四百萬年前。古老的河流流經山谷,水流穿鑿岩石,形成峽谷,誕生高原。在氣候變冷、冰蓋形成之後,冰本身也繼續雕琢地表,切割山谷,磨平並拋光突出的岩石。如今,這多層次的基底決定了冰會在哪裡流得更快,哪裡會停滯數百年。

在這項發現之前,南極的冰下地形幾乎和太陽系其他行星的表面一樣鮮為人知。有一段時間,人類對火星表面的了解甚至超過了南極的冰下世界。傳統的飛機雷達測量留下了巨大的空白——有時測線之間相隔達一百五十公里。大陸的整個區域在地圖上仍是未知。

新方法結合了冰層運動的數學模型與衛星對地表的觀測。它不僅能「看見」舊測線之間的地形,還能理解地貌學:峽谷如何與山谷相連,山脊在空間中的走向,以及海床的哪一部分會對冰流產生最大的阻力。

海倫·奧肯登,這項研究的主要作者,強調了這張地圖的實際意義:它清楚地顯示了哪些地方需要額外的地面測量來填補細節,哪些地方則可以依賴現有數據。這為未來的野外考察節省了時間和資源。

更新後的地圖已經開始發揮作用。研究人員用它來改進為政府間氣候變化專門委員會(IPCC)工作的模型。更精確的預測,反過來,為各國政府提供了更好的依據,來制定沿海地區的適應措施和基礎設施規劃。

一個有趣的細節:南極隱藏的地形在某種程度上類似於蘇格蘭或斯堪地那維亞的熟悉景觀——被深谷切割的高原、阿爾卑斯式的山峰。這種相似並非偶然:它反映了冰川侵蝕過程的普遍性,這些過程在所有緯度都以相同的方式運作。南極冰下古老山谷與歐洲山地景觀之間的相似性,間接證實了新地圖的正確性。

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來源

  • New Map Reveals Terrain Below Antarctic Ice Sheet

  • Complex mesoscale landscapes beneath Antarctica mapped from space | Science

  • Edinburgh Cryosphere - Helen E. Ockenden

  • New map reveals features of Antarctic's ice-covered landscape | EurekAlert!

  • Uncovering Antarctica's ice-draped landscape | Science

  • Scientists Uncover Secret Landscape Hiding Miles Below Antarctica's Ice

  • Robert Bingham - SAGES

  • Ice Sheet Quick Facts | National Snow and Ice Data Center

  • An ancient river landscape preserved beneath the East Antarctic Ice Sheet

  • Beneath the ice: Satellites help map Antarctica's subglacial surface like never before

  • What's Buried Beneath Antarctica's Ice? A New Map Unveils the Continent's Hidden Landscape Like Never Before

  • Antarctic ice sheet

  • Antarctic Ice Sheet variability across the Eocene-Oligocene boundary climate transition | Science

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