格陵兰岛和南极冰川中冻结了足够多的水，如果它们融化，全球海平面将上升许多英尺。这些冰川在未来几十年会发生什么变化，是未来海平面上升的最大未知数，部分原因是冰川断裂的物理学原理尚未被完全理解。
在这幅插图中，海水从地表深处流入南极洲正在打开的冰架裂缝。新的研究表明，这种裂缝的打开速度非常快，涌入的海水有助于控制冰架破裂的速度。资料来源：罗布-索托
一个关键问题是，海洋变暖会如何导致冰川更快地断裂。华盛顿大学的研究人员展示了南极冰架上已知最快的大规模断裂。这项最近发表在《AGU Advances》上的研究显示，2012 年，松岛冰川上形成了一条 6.5 英里（10.5 公里）长的裂缝，这条裂缝大约在 5 分半钟内形成，松岛冰川是一个正在后退的冰架，它挡住了更大的南极西部冰盖。这意味着裂缝以每秒约115英尺（35米）的速度打开，即每小时约80英里。
第一作者斯蒂芬妮-奥林格（Stephanie Olinger）说："据我们所知，这是迄今为止观测到的速度最快的裂缝打开事件，这表明，在某些情况下，冰架可能会破碎。这告诉我们今后需要注意这种行为，也告诉我们如何在大尺度冰盖模型中描述这些裂缝。"她在华盛顿大学和哈佛大学从事博士研究，现在是斯坦福大学的博士后研究员。
对于典型的南极冰架来说，裂缝是指穿过大约 1000 英尺（300 米）浮冰的裂缝。这些裂缝是冰架断裂的前兆，在断裂过程中，大块的冰从冰川上断裂并落入大海。松岛冰川经常发生这种情况--研究中观察到的冰山早已脱离大陆。
2012 年 5 月 8 日（左）和 5 月 11 日（右）相隔三天拍摄的卫星图像显示，一条新的裂缝形成了一个"Y"形分支，从之前的裂缝向左延伸。三台地震仪器（黑色三角形）记录的振动被用来计算裂缝的传播速度，最高可达每小时 80 英里。图片来源：Olinger 等人/AGU Advances
"冰架对南极冰盖的其他部分具有非常重要的稳定作用。如果冰架断裂，后面的冰川冰层就会真正加速，"奥林格说。"这种开裂过程实质上就是南极冰架如何形成大型冰山的过程"。
在南极洲的其他地区，裂缝的形成往往需要数月或数年的时间。但在松岛冰川这样快速演变的地貌中，裂缝的出现会更快，研究人员认为，南极西部冰原已经越过了崩塌入海的临界点。
卫星图像可提供持续观测。但轨道卫星每三天才经过地球上的每一个点。在这三天里发生了什么更难确定，尤其是在南极脆弱冰架的危险地形中。
在新的研究中，研究人员综合运用了各种工具来了解裂缝的形成。他们使用了其他研究人员2012年放置在冰架上的仪器记录的地震数据，以及卫星的雷达观测数据。
冰川冰在短时间内像固体，但在长时间内更像粘性液体。"裂谷的形成更像是玻璃破碎，还是像硅胶被拉开？这是一个问题，"奥林格说。"我们对这一事件的计算表明，它更像玻璃破碎。"
如果冰是一种简单的脆性材料，它应该碎得更快。进一步的调查表明了海水的作用。裂缝中的海水使空间保持开放，抵御冰川向内的力量。由于海水具有粘度、表面张力和质量，它不可能瞬间填满空隙。相反，海水填充裂缝的速度有助于减缓裂缝的扩展。
奥林格说："在改进大规模冰盖模型的性能和对未来海平面上升的预测之前，我们必须对影响冰架稳定性的许多不同过程有一个良好的、基于物理学的理解。"
编译自/scitechdaily