神秘的冰震改写了科学界对海平面上升的预测

ETH 教授 Fichtner 将光纤电缆放入钻孔 1500 米处，以连续 14 小时记录冰流内部的信号。 图片来源：Lukasz Larsson Warzecha/ LWimages

南极洲和格陵兰岛的巨大冰流就像冰冻的河流，将冰从广阔的内陆冰原输送到海洋。 冰流运动的变化对海平面上升起着至关重要的作用。 为了预测海平面上升的幅度，气候科学家依靠计算机模拟冰流动力学。

传统上，这些模拟假设冰流缓慢而稳定地流动，就像浓稠的蜂蜜流动一样。 然而，卫星观测显示这一假设并不准确。

冰流的实际流速差异很大，导致现有模型存在缺陷。 因此，目前对冰流失量、冰流速度以及预计海平面上升的估计仍不确定。

通往研究人员钻孔的冰原隧道外景。 图片来源：Andreas Fichtner/苏黎世联邦理工学院

现在，由联邦理工学院教授安德烈亚斯-菲希特纳（Andreas Fichtner）领导的研究小组有了一个意想不到的发现：在冰流深处，有无数微弱的地震正在发生，这些地震相互触发，传播距离长达数百米。

这一发现有助于解释当前冰流模拟与卫星测量之间的差异，新发现也将影响未来模拟冰流的方式。

研究站和钻孔位于格陵兰岛东北部冰川（NEGIS）上，距离海岸约 400 公里。 资料来源：苏黎世联邦理工学院

"冰流只像粘稠的蜂蜜一样流动的假设已经站不住脚了。 冰流也会以持续的粘滑运动方式流动。" 这位联邦理工学院的教授相信，这一发现将被纳入冰流模拟，从而使对海平面变化的估计更加准确。

此外，冰震还解释了从深海获取的冰芯中冰晶之间的许多断层面的由来。 这些断层面是构造变动的结果，科学家们几十年前就已经知道，但直到现在才找到解释。

阿尔弗雷德-魏格纳研究所教授奥拉夫-艾森（Olaf Eisen）是这项研究的合著者之一，他解释说："我们现在发现了这些冰震，这是向更好地了解小尺度冰流变形迈出的关键一步。"

从研究人员钻入冰层的钻孔中取出的部分冰芯。 图片来源：Lukasz Larsson Warzecha/ LWimages

由苏黎世联邦理工学院领导的这个国际研究小组的研究成果刚刚发表在《科学》杂志上，来自阿尔弗雷德-魏格纳研究所、亥姆霍兹极地与海洋研究中心（AWI）、斯特拉斯堡大学、尼尔斯-玻尔研究所（NBI）、瑞士联邦研究所 WSL 和其他大学的研究人员也参与了这项研究。

这些冰地震无法在地表观测到，因此直到现在也没有被发现，这是因为在冰表面以下 900 米处有一层火山颗粒。 这一层阻止了地震向地表传播。

对冰芯的分析表明，这些火山颗粒源自大约 7700 年前位于现在美国俄勒冈州的马扎马火山的一次大规模喷发。菲希特纳回忆说："冰流动力学与火山喷发之间的这种前所未知的关系让我们大吃一惊。"

这位联邦理工学院的教授还注意到，冰震的起因是冰中的杂质。 这些杂质也是火山的残留物：微量的硫酸盐在火山爆发时进入大气层，飞越半个地球后随降雪沉积在格陵兰冰原上。 这些硫酸盐降低了冰的稳定性，有利于微裂隙的形成。

一名研究人员将光纤电缆放入钻孔 1，500 米处，以连续 14 小时记录冰流内部的信号。 图片来源：苏黎世联邦理工学院

研究人员利用一条光纤电缆发现了冰层地震，该电缆被插入一个2700米深的钻孔，首次记录了来自巨大冰流内部的地震数据。 这个钻孔是由尼尔斯-玻尔研究所领导、阿尔弗雷德-魏格纳研究所大力支持的东格陵兰冰芯项目（EastGRIP）的研究人员钻进冰层的，最终提取了 2700 米长的冰芯。 钻探工作完成后，研究人员利用这个机会将光纤电缆放入钻孔 1500 米处，连续 14 个小时记录冰流内部的信号。

研究站和钻孔位于格陵兰东北冰流（NEGIS）上，距离海岸约 400 公里。 东北格陵兰冰流是格陵兰冰原最大的冰流，其消退是目前海平面上升的主要原因。 在研究站所在区域，冰以每年约 50 米的速度向大海移动。

在研究人员的测量中，冰震在大范围内频繁发生，因此联邦理工学院研究员费希特纳认为，冰流中无时无刻不在发生冰震也是可信的。 不过，为了验证这一点，有必要在其他钻孔中进行类似的地震测量--目前已经有了这样的计划。

编译自/ScitechDaily