2019年12月26日,美國俄勒岡州立大學科瓦利斯分校的冰河學家佩提(Erin Pettit)舉步維艱地跋涉而過一片銀白刺目的冰天雪地,身後拖著紅色塑膠雪橇,上頭載有一具體積如大型行李箱的透冰雷達(ice penetrating radar)。腳底下的雪被踩得嘎吱作響,證明此地不久前在夏季暖日下日復一日雪融又再凍結。佩提正在南極調查的區域直到幾天前還不曾有人類足跡到達過。一排紅綠尼龍旗在竹竿頂端隨風飄揚,延伸到遠方,標示出一條沒有暗藏致命裂隙的安全路徑。史威茲冰棚(Thwaites Ice Shelf)表面看來並無異狀,但若一切正常,佩提就不會在那裡了。
佩提研究冰層內部的缺陷,這些猶如大水壩內暗藏的裂縫,將決定冰棚可能崩塌的時間點。倘若冰棚崩塌,後方南極西部冰原(West Antarctic Ice Sheet)的其餘部份會直接流入海中,使全球海平面上升,淹進世界各地的濱海城市。
遠遠看,冰棚貌似平坦,但佩提一路所見卻是地平線上的引路旗有高有低,表示她行經的冰面起伏不平。對佩提而言,這意義重大,意味著冰下的地形並不平整。衛星影像顯示冰棚中央看似穩定,其實不然,佩提說:「這玩意兒可能有五、六種不同的崩塌方式。」
史威茲冰棚始於宏偉的史威茲冰河與南極西部海岸交會之處,是一片厚達數百公尺的厚浮冰,伸入南大洋約50公里,面積介於800~1000平方公里。過去20年,由於地球暖化,科學家運用衛星與航測觀察到史威茲冰棚正在崩解。冰棚狀態惡化已引起全球警戒,專家長期視史威茲冰河為偌大南極西部冰原上最脆弱的部份。冰棚如同水壩,能減緩上游冰河流入海中的速度。冰棚若是崩塌,冰河會大幅加速滑入海洋,而史威茲冰河本身含冰量足以令全球海平面升高65公分。史威茲冰河的流失又會造成南極西部冰原多數區域不穩定,而南極西部冰原的冰足以令海平面上升3.2公尺。
1992年以來,史威茲冰河已失去一兆公噸的冰,目前則是每年消融750億公噸,而且加速中。然而,接下來的事取決於空中觀察不到的過程:冰棚內部的裂隙可能導致冰棚分裂,加速冰河衰亡。因此,2018年英國國家環境研究委員會與美國國家科學基金會(NSF)投入5000萬美元發起一項近距離研究史威茲冰河及冰棚的計畫「史威茲冰河國際合作聯盟」(International Thwaites Glacier Collaboration)。
這項計畫共有八個研究團隊,其中之一於2022年9月的研究報告中指出,冰河退縮比幾年前預估的還快。兩個團隊於2019年11月~2020年1月期間造訪史威茲東部冰棚。佩提的團隊探查冰棚中央部位,觀測結構缺陷與下方洋流;我是她團隊的隨行記者,做非技術性的體力活來換取食宿,多半時候雪鏟不離手。另一個團隊則沿著南極大陸的沉水海岸調查冰棚後緣,派出無人水下遙控潛艇潛入一個狹窄的洞裡,探索深藏於冰下600公尺的關鍵環境,此處為冰棚融化最快之處。這些研究結果描繪出令人擔憂的景象,佩提說,冰棚「狀態惡化速度可能比我們預期的快得多。」
史威茲冰河加速流動
南極洲的史威茲冰河面積與美國內布拉斯加州相仿,正緩慢流入南大洋。它受到史威茲冰棚阻擋,而史威茲冰棚沿著基線受海床支撐,也受海底山峰的支撐。
然而冰棚正在消融瓦解,加速冰河衰亡,冰棚若是崩塌,冰河會大幅滑入海洋,而史威茲冰河含冰量足以令全球海平面上升65公分。
(圖源:Mapping Specialists)
早期的觀測與發現
南極冰原一直令研究人員感到驚訝。1958年2月,距海岸線700公里處的南極西部內陸,研究人員在雪地上鑽鑿四公尺深的洞,丟進450公克的炸藥並引爆,發出一聲悶響,冰雪漫天飛濺。設置於冰上的地質探測器面朝下方,記錄深處堅硬地質反射回來的聲波,並測出聲波回傳時間,當時美國哥倫比亞大學研究生班特萊(Charles Bentley)有驚人的發現:此處冰厚逾4000公尺,是任何研究推估數字的數倍,且坐落在海平面下2500公尺的古老海床上。
1970年代,研究人員僱用飛機搭載透冰雷達在此區域交錯飛行,進行地毯式勘測,確認南極西部冰原位於廣大的盆地裡,中央最深,大型冰河經由盆地外緣的裂口外溢至海中。即使是1970年代後期在美國國會力陳二氧化碳與全球暖化危機的科學家,多半也不認為南極洲冰原在短時間內有消融之虞。但1978年,俄亥俄州立大學冰河學家莫瑟(John Mercer)嚴正表示,南極西部會構成「災難性威脅」。冰原一旦失去冰棚這個與海洋的屏障,崩塌之快可能遠超乎想像。三年後,緬因大學冰河學家休斯(Terry Hughes)點名史威茲與派恩島(Pine Island)這兩條臨海冰河,最可能成為南極洲冰原消融起點的「罩門」。美國航太總署(NASA)噴射推進實驗室的冰河學家瑞那(Eric Rignot)發表於1998與2001年的兩篇論文顯示,這兩條冰河的確越來越薄,並且自底部消融,冰下海水因而得以更侵入內陸。
其後有更多航測結果顯示,史威茲冰河尤其不妙。這條冰河下方的地形是綿長的斜坡,從靠海的外緣往內陸地勢越低,溫暖的海水得以順勢流到冰河之下融化冰河。冰層變薄,重量隨之減輕,可想而知,冰會漂離海床,浮在侵入的暖水上,使得海水又流往內陸更遠處,最後到達南極大陸中心的2500公尺深溝。科羅拉多大學波爾德分校冰河學家史坎波斯(Ted Scambos)說,要是到了這一步,「南極西部冰原就保不住了。」他於2019~2020年隨佩提的研究團隊同行。
史威茲冰河分兩路流入海中,移動速度不同。西側移動較快,是漂浮的脆弱「冰舌」,在衛星影像中狀似一面佈滿裂紋的擋風玻璃,由數百座寬一、兩公里的冰山組成,漂入海洋。冰河東側移動較慢,是較小型冰棚,多年來似乎比較穩定。冰河前緣抵著離岸40公里的海底山脊,山脊猶如門擋,產生背壓,把冰棚固定在一起。
佩提與隊友選擇有靠山的東部冰棚做為考察對象。衛星影像中,冰棚中央地帶看起來相對穩定,其表面夠平滑,可供小型雪上飛機起降。兩位登山家搜索隱藏的裂隙並規劃安全路徑,讓團隊能放心行動。佩提擔心,他們來到冰棚看似無恙之處,獲得新發現的機會可能有限。其實她的擔心是多餘的。
南極現場探查
南極實地考察需提前運送好幾公噸燃料、食物與生存裝備。考察隊必須有運輸、工作人員與駐紮營地的重重支援。整體而言,史威茲研究遠征隊需幾百公噸的設備與物資,由船舶、飛機與拉著雪橇的拖拉機隊載運,越過數百公里冰面,還要事先找出冰上的裂隙。英國南極調查所與美國南極計畫(U.S. Antarctic Program)更是提前一、兩年把部份裝備安頓好。即使如此大費周章,也避免不了南極實地狀況百出。
2019年9月,在我加入佩提團隊的兩個月前、他們啟程前往冰凍大陸之際,接收到新衛星影像,顯示冰棚多了兩道新裂口,形狀彷彿「匕首」從冰層與海底山體碰撞之處刺向陸地,直逼岸邊,距離我們預定目的地不到五公里。領隊擔心若冰棚持續碎裂,有可能危及紮營地,……