安德鲁·克里斯特记得那一天他成为了“这个长达60年、怪异而疯狂的冷战故事”的一部分。那是2019年,这位佛蒙特大学的研究人员距离论文答辩只有四天了。他的压力已经超出了极限,除了帮助检查几十年前开采的冰芯样本,他还有更重要的事情要做。

岩芯是冰下沉积物和岩石,是1966年在一英里以下的冰层上采集的营的世纪这是美国在格陵兰岛的一个研究基地,曾为一个秘密的、失败的军事项目提供掩护。自从从冰原下面被打捞出来后,样本就与冰芯的其他部分分离,在大西洋上纵横交错,消失了,然后又被重新发现。但它从未被分析过。

“神奇的是,它一直都是冰冻的,”克里斯特说。“我们做的第一件事就是融化它。”克里斯特和其他地质部门的同事正在对岩芯样品中的沉积物进行分类,在下一阶段分析之前将其冲洗掉,这时他注意到水中漂浮着奇怪的黑色斑点。他收集了一些,把它们放在显微镜下看得更清楚。“哦,天哪,这些是植物,”他记得自己惊呼道。“我完全成了一个疯狂的科学家。”

当研究员安德鲁·克里斯特(右)意识到格陵兰岛的冰下样本中含有冻干的植物碎片时,他兴奋地成为了“彻头彻尾的疯狂科学家”。
当研究员安德鲁·克里斯特(右)意识到格陵兰岛的冰下样本中含有冻干的植物碎片时,他兴奋地成为了“彻头彻尾的疯狂科学家”。安德鲁·克里斯特

在最初的头晕之后,他逐渐明白了这些斑点的意义。天哪,这是今日发表的论文美国国家科学院院刊他在沉积物中发现了“冻干化石”和其他直接证据,证明格陵兰岛在过去100万年间是无冰的。

这一发现不仅仅是学术上的好奇:这对我们的未来有直接的影响.哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球天文台的气候地球化学家、合著者乔格·谢弗说:“问题不在于格陵兰岛‘是否’正在融化,而在于融化的速度有多快。”与谢弗和同事分析的格陵兰中部的样本一起2016年世纪营的资料显示,“毫无疑问:格陵兰岛是一个不稳定的冰盖。”

对谢弗来说,在世纪营冰川下样本消失了半个多世纪之后,分析它是一件令人兴奋的事情,尽管他的团队的结果是个坏消息。“作为一名科学家,这令人兴奋,”他说。“作为这个星球的公民,这太可怕了。”

长期以来,研究人员一直认为格陵兰岛的冰盖(某些地方厚超过两英里)基本上是永久性的,并且已经覆盖了该岛200多万年。Beplay客户端安卓版冰下样本证实,巨大的冰盖可能比大多数模型所显示的更容易融化,这将向海洋倾倒足够的水,使海平面上升20英尺,几乎将伦敦和波士顿等主要城市从地图上抹去。

建造世纪营的格陵兰岛西北部,在过去的100万年里至少有一次完全无冰,可能与现代东格陵兰岛的景观相似。
建造世纪营的格陵兰岛西北部,在过去的100万年里至少有一次完全无冰,可能与现代东格陵兰岛的景观相似。约书亚棕色/ UVM

“这项研究非常重要;(它表明)格陵兰冰盖可能会随着我们预测的下个世纪的气候变暖而消失,”丹麦和格陵兰地质调查局的气候学家威廉·科尔根说,他没有参与这项研究。

地球极地地区变暖的速度比地球其他地区快得多,大多数模型显示,下个世纪气温至少会上升14华氏度*(超过8摄氏度)。加上2016年的分析,世纪营的新论文表明,这样的温度飙升足以融化冰盖,导致灾难性的海平面上升。“格陵兰冰盖可能会消失,”科尔根说。“它对气候非常敏感。”

世纪营样本在重新思考气候变化影响方面的作用只是它奇怪历史上的最新转折。1959年,美国军队在格陵兰岛西北部建立了世纪营,表面上是为了科学研究。然而,该基地的真正目的是“冰虫计划”(Project Iceworm):这是冷战时期的一项秘密计划,计划在冰中建造约25英尺深的数百英里隧道,用于在苏联的打击范围内储存核导弹。

1960年,世纪营的工作人员在冰盖表面以下25英尺处挖掘了隧道,然后放弃了这个项目
1960年,世纪营的工作人员在冰盖表面以下25英尺处挖掘了隧道,然后放弃了这个项目美国陆军工程兵寒冷地区研究和工程实验室

这个秘密的军事计划从来没有实施过——工程师们很快就了解到冰层的移动是多么迅速和不可预测,使得这个地点非常不稳定,完全不适合制造核武器。科尔根,项目经理世纪营气候监测计划他是到过这个前陆军基地的少数几个人之一,那里现在被埋在100多英尺厚的冰雪下。他说:“隧道已经坍塌并被压缩了。”“雪已经变成了冰,还有煎饼状的碎片。”

世纪营于1967年被废弃,就在一年前,它的工程师们完成了一项真正的科学壮举:钻出了第一个冰芯。再加上来自南极洲和格陵兰岛其他地方的最近的冰芯,这些纤细的圆柱体冰提供了古代气候条件的重要记录,自那以后,研究人员一直利用这些记录来了解我们的过去,并为我们的未来建模。科尔根说,世纪营对科学来说是无价的,现在更是如此。

科尔根说:“世纪营是第一个冰芯项目,我们仍在从中学习。”他补充说,冷战时期的团队可能在工作早期就意识到这个地点不适合作为导弹基地,但以科学的名义坚持了下来。他说,冰下样本“之所以存在,是因为他们不会接受否定的答案....他们一直打到基岩上,甚至还在继续前进。”

一些长达一英里的世纪营冰芯此前曾被研究过。然而,在1966年采集到冰下岩芯样本后(冰下约12英尺厚的冻结泥浆和基岩)被储存在陆军实验室的冷冻室中,然后被存放在布法罗大学。样本最终被送到了丹麦,在哥本哈根大学的冰芯档案馆里,它再次受到了冷落。

基督在世纪营样本中发现的一些植物碎片看起来好像昨天还活着,尽管它们已经有100万年的历史了。
基督在世纪营样本中发现的一些植物碎片看起来好像昨天还活着,尽管它们已经有100万年的历史了。安德鲁基督

2017年,当工作人员准备升级设施时,有人注意到未打开的世纪营核心样本。在冰芯内部,他们发现的不是典型的细长圆柱体冰芯,而是装着冰下岩石和冰冻沉积物的玻璃罐。这一发现几乎立即在该领域引起了轰动。在今天,用现代钻探技术获取类似的冰下样本将是非常昂贵的。

“我们知道这些样本有多重要。我们所有人都开始发抖,甚至有点流口水,”谢弗说。随着这些样本的消息传开,他与佛蒙特大学的地质学家保罗·比尔曼飞往哥本哈根,希望通过谈判获得一些材料。“我们尽量不让他们看到我们有多兴奋。我们只是努力保持团结。”

从钻头撞击冰盖下沉积物和基岩的地方收集到的冰下物质,包含了冰所不具备的信息。暴露在外的岩石,就像地球表面的其他东西一样,会受到宇宙射线的轰击,产生被称为宇宙核素的化学特征,可以用来确定一个地区是否无冰,以及何时无冰。“只有当岩石看到开阔的天空时,才会产生核素,”谢弗说。科尔根说,确定这些物质的年代是“非常非常困难的”,但世纪营样品的最初年代已经确定,有信心,它不到100万年,与之前在格陵兰中部研究的样品一致。

克里斯特、谢弗和他们的同事继续分析世纪营的材料,以缩小其年龄范围,并更多地了解它保存的植物材料,这是独一无二的,因为大量的冰沉积物通常会破坏有机物质。下一阶段的研究已经在进行中,包括寻找DNA的痕迹,这些痕迹可以用来确定存在的物种,甚至重建整个生态系统。到目前为止,它似乎与现代北极苔原相似。

冰下沉积物样本中意想不到的“黑点”原来是冰冻的植物化石。
冰下沉积物样本中意想不到的“黑点”原来是冰冻的植物化石。安德鲁基督

世纪营还有更多值得探索的地方。样本的最底层包括可能有300万年历史的沉积物,包括更多的有机物质,克里斯特说,这可能是“从冰下发现的最古老的物质”。

世纪营可能从来没有存放过核武器,但事实证明,它的重要性甚至远远超出了它的规划者的想象。

*更正:这篇文章之前说过温度至少上升40华氏度。正确的数字至少是14华氏度。