在海平麵較低的冰期中，北冰洋與(yu) 太平洋的對流中斷，與(yu) 北大西洋的對流大幅減少，而北極盆地仍有淡水流入。對流隻能通過格陵蘭(lan) -蘇格蘭(lan) 海脊的狹窄通道進行。三張圖依次顯示了(1)一段時間內(nei) ，北冰洋的淡化；隨後是(2) 當鹽水進入北冰洋，淡水流入北大西洋；和(3)北極冰蓋在接觸相對溫暖的大西洋鹽水時突然融化。 （圖片來源：Alfred Wegener Institute/Martin Künsting）

在過去的15萬(wan) 年中，北冰洋曾被厚達900米的冰架覆蓋著，並且至少有兩(liang) 次充滿了淡水。經過德國阿爾弗雷德·韋格納研究所（Alfred Wegener Institute，AWI）和不來梅大學海洋環境研究中心（MARUM）科學家的長期研究，這一令人驚訝的發現已發表在最新一期的《自然》（Nature）雜誌上。經過對海洋沉積物成分的詳細分析，科學家證明北冰洋和北歐海在至少兩(liang) 個(ge) 冰河時期內(nei) 不含有海鹽。相反，這兩(liang) 個(ge) 海厚厚的冰罩下充滿了大量的淡水。隨後，這些水在很短的時間內(nei) 流入北大西洋。如此迅速的淡水補充可以解釋快速的氣候振蕩發生的原因。該氣候現象在這一發現之前並未找到令人滿意的解釋。

大約6萬(wan) 到7萬(wan) 年前，正是末次冰期內(nei) 一段特別寒冷的時期，北歐和北美的大部分地區都被冰原覆蓋著。歐洲冰蓋始於(yu) 愛爾蘭(lan) 和蘇格蘭(lan) ，經斯堪的納維亞(ya) 半島，一直延伸到喀拉海（北冰洋）的東(dong) 部邊緣，橫跨5000多千米的距離。在北美洲，現加拿大的大部分地區被埋在兩(liang) 個(ge) 大冰原之下。格陵蘭(lan) 島和白令海沿岸的部分地區也被冰川覆蓋。那更北麵的北冰洋冰層情況如何？它是被厚厚的海冰覆蓋著，還是漂浮在遠離北極的巨大冰舌上呢？

迄今為(wei) 止，這些問題的科學答案或多或少都是假設性的。與(yu) 陸地上的沉積物相反，不規則的巨石、冰磧和冰川山穀是冰川的明顯標誌。然而迄今為(wei) 止，在北冰洋隻發現了少量巨大冰架的痕跡。阿爾弗雷德·魏格納研究所亥姆霍茲(zi) 極地和海洋研究中心和不來梅大學馬魯姆海洋環境科學中心的地球科學家們(men) 已經收集了北冰洋和北歐海的已有證據，並將其與(yu) 新數據相結合，得出的結論令人驚訝。

根據他們(men) 的研究，在過去的150000年裏，北部冰蓋的漂浮部分覆蓋了北冰洋的大部分區域。在大約70000~60000年前和150000~130000年前這兩(liang) 個(ge) 時期，淡水在冰下積累，形成了一個(ge) 持續數千年的全新的北冰洋。

“這些結果意味著我們(men) 應該改變對北冰洋冰川氣候的理解。據我們(men) 所知，這是第一次考慮到北冰洋和北歐海域充滿淡水——而且不是隻發生一次，而是兩(liang) 次。”該研究的第一作者、阿爾弗雷德·韋格納研究所的地球化學家Walter Geibert博士說。

（圖片來源：pixabay）

沉積物中沒有釷，因此一定不存在鹽水

基於(yu) 對北冰洋、弗拉姆海峽和北歐海不同地區的10個(ge) 沉積物核心的地質分析，他們(men) 得出這一發現。堆積的沉積物反映了過去冰川的氣候曆史。在調查和比較沉積物記錄時，地球科學家發現，總是在相同的兩(liang) 個(ge) 間隔間缺少了一個(ge) 重要的指標。“鹽水中，天然鈾的衰變會(hui) 產(chan) 生同位素釷-230。這種物質在海底積累，由於(yu) 其半衰期為(wei) 75000年，很長時間內(nei) 都可以被探測到。”沃爾特·蓋伯特解釋道。

因此，地質學家經常使用這種釷同位素作為(wei) 自然時鍾。“因此，它在北冰洋反複地大量缺失向我們(men) 揭示了曾發生的變化。據我們(men) 所知，對這種模式唯一合理的解釋是，北冰洋在曆史上曾兩(liang) 次充滿淡水——以冰凍和液態的形式。”文章的共同作者、同樣來自AWI的微型古生物學家Jutta Wollenburg博士解釋道。

北冰洋的新圖景

這樣一個(ge) 廣袤的海洋盆地，通過幾個(ge) 海峽與(yu) 北大西洋和太平洋相連，怎麽(me) 會(hui) 變為(wei) 淡水？“但在冰河時期，全球海平麵比今天低130米，而且北極的冰可能會(hui) 進一步限製海洋環流，如果認識到這一點，這種情況就可以理解了。”文章的共同作者、AWI和MARUM的地質學家魯迪格·斯坦教授說。

像白令海峽或加拿大群島這樣的淺層連接地方，高於(yu) 當時的海平麵，完全切斷了與(yu) 太平洋的聯係。在北歐海域，延伸到海底的大型冰山或冰蓋限製了各水域間的交換。冰川的流動、夏季冰川的融化以及流入北冰洋的河流不斷向係統輸送大量淡水，每年至少有1200立方千米。其中一部分可能被迫湧入北歐海域，經由格陵蘭(lan) -蘇格蘭(lan) 海脊稀疏狹窄的連接處進入北大西洋，阻礙了鹽水進一步向北滲透。於(yu) 是，北冰洋充滿了淡水。

“一旦冰障機製失效，較重的鹽水可能會(hui) 再次充滿北冰洋，”Walter Geibert說，“我們(men) 認為(wei) ，它會(hui) 迅速取代較輕的淡水，導致累積的淡水突然從(cong) 北歐海的南部淺海邊界（即格陵蘭(lan) -蘇格蘭(lan) 海脊）流入北大西洋。”

北冰洋儲(chu) 存了大量可迅速釋放的淡水，這一概念將有助於(yu) 理解過去一係列氣候波動之間的聯係。這也解釋了重建以往海平麵的不同方法間出現的明顯差異。Walter Geibert解釋說：“珊瑚礁殘骸表明，在某些寒冷時期，海平麵比依據南極冰芯或小型海洋生物的鈣質殼複原的海平麵要高一些。現在，如果我們(men) 接受淡水不僅(jin) 可以以固態的形式存儲(chu) 在陸地上，而且有些也可以以液態的形式儲(chu) 存於(yu) 海洋，那麽(me) 不同的海平麵重建方法間就能更好地統一，我們(men) 就可以通過計算淡水預估量來協調珊瑚礁的位置。”

北極落日 （圖片來源：Pixabay）

北冰洋的淡水流出也可能解釋了末次冰期的一些氣候突變事件。在這種情況下，格陵蘭(lan) 島的溫度可能會(hui) 在幾年內(nei) 上升8~10攝氏度，直到數百年或數千年之後才會(hui) 恢複到最初的寒冷冰川溫度。“在這裏，我們(men) 看到了一個(ge) 關(guan) 於(yu) 地球係統過去的北極氣候臨(lin) 界點的例子。現在，我們(men) 需要更詳細地研究這些過程是如何相互關(guan) 聯的，並評估北冰洋的新概念如何有助於(yu) 縮小我們(men) 星空体育官网入口网站的差距，特別是考慮到人為(wei) 因素導致氣候變化的風險。”Walter Geibert說。

翻譯：榮濟妍

審校：趙歡

引進來源：阿爾弗雷德·魏格納研究所


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