科学家揭示了南极洲为何在北极之前数百万年就被冰层吞没的原因
南极冰层与岩石海岸线相接。研究人员追踪了从两公里高的海岸断崖德罗宁·莫德地到埋藏在1至3公里冰层下的甘布尔采夫山脉的地貌特征。图片来源：马特·帕尔默
（神秘的地球uux.cn）据南安普顿大学：科学家们揭示了南极为何在北极之前数百万年就被冰层吞没的原因。这项发表在《科学》杂志上的国际研究帮助解开了气候科学中一个长期存在的谜题：当地球比现在高约5°C时，为何形成了巨大的冰盖。
研究显示，东南极断崖、高原和山区的形成为积雪和冰层提供了所需的高地。
当南极洲和非洲在2亿零100万至1.43亿年前侏罗纪时期开始分裂时，地球深处发生了强烈的过程，推动了东南极大部分陆地表面在1亿年间隆起，3400万年前开始冰盖形成。
南安普敦大学的科学家们领导了这项研究，并与杜伦大学、德国GFZ亥姆霍兹地球科学中心、德国波茨坦大学、荷兰乌得勒支大学以及意大利佛罗伦萨大学的同事合作。
南极快速流动的伯德冰川穿过南极横贯山脉，从极地高原（左）流向罗斯冰架（右）。在这张彩色红外卫星图像中，红色斑块标记了裸露的岩石。研究人员提出山体抬升形成了种子冰盖。图片来源：美国地质调查局
第一作者、南安普顿大学地球科学教授托马斯·格农解释道：“南极洲的陆地表面逐渐抬升，冰层能够永久立足，尽管周围的极地海洋和全球气温依然出奇地温暖。”
东南极冰盖是地球上最大的冰盖，储存的冰水足以使全球海平面上升约52米（171英尺），如果完全融化。
通过模拟追踪景观变化
研究人员利用计算模型重建了东南极表面在1亿年间的演化过程。他们发现“地幔波”解释了东南极表面如何逐渐上升。
地函波是Gernon团队最近发现的一个现象。当构造板块破裂时，它们会在大陆下方扩散，并已被证明会导致钻石火山喷发和大陆内部神秘的隆起阶段。
当这些缓慢流动的海浪在东南极下方移动时，形成了一个由甘布尔采夫山脉顶端覆盖的广阔高原。正是最近发现的地幔波，使团队得以解开南极冰冻之谜。
团队的模拟显示，大约在4500万年前，东南极大部分地貌已超过了山地冰川形成和扩展所需的约2公里临界海拔，最终汇入东南极冰盖。
南安普敦大学高级研究员、联合领导该研究的Thea Hincks博士表示：“我们发现，我们的模型能够真实地捕捉两公里高（1.2英里）海岸断崖、高原和内陆山脉的演变，最终播种东南极冰盖。”
这项研究有助于解释过去极地冰层中显著的不对称现象。南极洲大约在3400万年前被冰川覆盖，但北半球大型冰盖直到大约过去500万年才开始形成。
在二氧化碳（CO）水平下降的同时2）在大气中被广泛认为是南极冰川活动的触发点，最早的冰盖形成时气候还相对温和。
Gernon解释道：“如果一氧化碳水平下降2单独行动时，你会预期极地人会更对称地响应。相反，南极获得了重大领先优势，因为地质过程使陆地升高，变得更冷。”
山脉的作用
山脉高度的小幅上升，可能决定夏季雪水融化，或年复一年存活积雪。
在5000万年前之前，大部分甘布尔采夫山脉的海拔低于1.5公里。但到了3400万年前，近一半的山脉高度超过2公里——足够高，雪和冰全年持续存在，最终形成冰盖。
杜伦大学皇家学会大学研究员兼研究合著者盖伊·帕克斯曼博士解释道：“地形对冰川作用至关重要。每升高100米（328英尺），气温可下降多达1°C。”
南安普敦大学气候物理学家、研究合著者菲利普·古德温博士补充道：“随着冰盖扩张，其明亮的表面反射了更多阳光回太空，进一步降低了该地区的温度。”
团队估计，这种反馈被称为“冰反照率效应”，使全球气温下降了约1°C。但这还不足以让北半球形成冰盖，因此北极地区的陆地由于海拔较低，基本保持无冰状态。
南极冷却开始后，又引发了新的气候反馈：更冷的空气容纳的水汽减少，而水汽通常像温暖的毯子一样包裹着地球。随着空气干燥，这种隔热效应减弱，使气温进一步下降。
古德温补充道：“这些反馈共同作用，使南极冰盖从山脉向大陆扩展，最终到达海岸。”
这项研究可能会改变我们对冰河时代起源的看法。
“我们的发现表明，地球内部的环境预示着冰川作用，决定了像南极冰川作用这样的重大气候转变何时何地成为可能，”Gernon解释道。“这对于理解地球古老的冰河时期以及气候系统未来的临界点极为重要。”
出版信息
Thomas Gernon 等，《大陆崩解驱动的隆起引发的东南极冰盖形成》，《科学》（2026）。DOI：10.1126/science.adz6758。www.science.org/doi/10.1126/science.adz6758
