關(guān)于南極東部冰蓋穩(wěn)定性的問題是估計隨著地球繼續(xù)變暖海平面將上升多少的不確定性的主要來源。幾十年來，科學家們一直認為南極東部冰蓋已經(jīng)保持了數(shù)百萬年的穩(wěn)定，但是最近的研究已經(jīng)開始對此想法產(chǎn)生懷疑?，F(xiàn)在，圣克魯斯加州大學的研究人員報告了新證據(jù)，證明在約40萬年前的冰間期溫暖期，南極東部冰大量流失。

這項研究于7月22日發(fā)表在《自然》雜志上，重點研究了威爾克斯盆地，威爾克斯盆地是冰蓋邊緣幾個碗狀盆地之一，由于冰層位于海平面以下，因此容易融化。威爾克斯盆地目前擁有足夠的冰層，可將海平面升高3至4米(10至13英尺)。

冰從大陸內(nèi)部緩慢地流經(jīng)盆地，直至邊緣的浮冰架。加州大學圣克魯斯分校地球與行星科學助理教授第一作者特倫斯·布萊克本解釋說，冰的流失會導致接地線(冰與地面失去接觸并開始漂浮的點)向內(nèi)陸移動。

布萊克本說：“我們的數(shù)據(jù)表明，在最后一次真正溫暖的冰川間期中，威爾克斯盆地的地線向內(nèi)陸退縮了700公里(435英里)，當時全球氣溫比現(xiàn)在高了1到2攝氏度。” “這可能為全球海平面上升貢獻了3至4米，格陵蘭和南極洲西部共同貢獻了10米。”

換句話說，全球變暖時期的可比性與目前人為溫室氣體排放情景下的預期相當，導致海平面上升了約13米(43英尺)。當然，這不會一次全部發(fā)生-大量的冰融化需要時間。

布萊克本說：“我們已經(jīng)打開了冷凍室的門，但是那塊冰仍然很冷，短期內(nèi)不會消失。” “要了解在更長的時間內(nèi)會發(fā)生什么，我們需要看看過去在類似條件下會發(fā)生什么。”

研究更新世間冰期的問題在于，它們都在另一個冰河時代結(jié)束了，這時冰蓋再次前進并掩蓋了證據(jù)。對于這項新研究，布萊克本和他的同事使用了一種基于同位素測量的礦床中的新技術(shù)，該技術(shù)記錄了冰川下流體的過去變化。

鈾234(U-234)是鈾的同位素，由于鈾238的高能衰變，它在與巖石接觸的水中積累非常緩慢。這種情況到處都發(fā)生，但是在大多數(shù)地方，水文過程會將水從富集源中帶走，U-234被稀釋在大型水體中。然而，在南極洲，只要冰層穩(wěn)定，水就會被困在冰蓋的底部，并且流動非常緩慢，這使得U-234可以在很長一段時間內(nèi)積聚到很高的水位。

布萊克本解釋說，冰原起著隔熱毯的作用，因此來自地球內(nèi)部的熱量會導致其底部融化。但是溫度較低，冰蓋邊緣的冰變薄，導致冰下水重新凍結(jié)。

他說：“在冰下面流動的水開始在邊緣重新凍結(jié)，這將所有溶解的礦物質(zhì)集中起來，直到變得過飽和，礦物質(zhì)沉淀出來，形成蛋白石或方解石沉積物。” “那些沉積物會捕集鈾234，因此我們可以對這些沉積物進行測年并測量其組成，并且我們可以通過時間追蹤它，以獲取冰蓋下水的深層歷史。”

該歷史表明，在40萬年前的冰川間期，隨著冰融化和地線退縮，威爾克斯盆地冰下水中的U-234被沖出。這將U-234的濃度重置為較低的背景水平，然后在冰再次前進時重新開始積累。

布萊克本指出，U-234在冰下流體中積累的證據(jù)可在麥克默多干谷(McMurdo Dry Valleys)找到，這是南極冰川在陸地上終止的唯一地方。在那兒，冰川之類的地方出現(xiàn)了高濃度的鹽水，例如血腥瀑布(Blood Falls)，那里的血紅色是鹽水中鐵含量高的原因。

布萊克本說：“這些鹵水的同位素組成與我們從一系列地點測得的沉淀物相當，它們都具有U-234富集的特征。” “當冰下流體一直到達冰蓋邊緣時，剩下的就是鹽水。”

他說，這項新研究的靈感來自2016年的一篇論文，研究深海珊瑚的研究人員報告了海洋化學發(fā)生重大變化的證據(jù)，包括U-234的上升，這與上一次冰河時代的結(jié)束恰逢其時。覆蓋北美大部分地區(qū)的Laurentide冰原融化了。

布萊克本說：“他們推測它會積聚在冰蓋下，并指向南極洲可能發(fā)生的某些地點。” “我當時恰好在那些地方之一。”

他的同事，冰川學家Slawek Tulaczyk也是如此，他是UC Santa Cruz加州大學地球與行星科學教授。他們討論了該論文，并開始計劃這項研究，最終使UCSC的一些教職員工和學生參與其中。該小組自己收集了一些礦床樣品，但是研究中使用的一些最重要的樣品是在1980年代收集的，并保存在俄亥俄州立大學的伯德極地巖石存儲庫中。