科学

下一次冰期其实2000年前就已开始,却被全球变暖叫停

Peter Finch
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地球其实早已开始滑向下一个冰河期,而证据就冻结在北极的一座冰川之下。从加拿大巴芬岛(Baffin)的巴恩斯冰帽(Barnes Ice Cap)中融出的枯死苔藓和矮灌木表明,北美巨大冰盖仅存的最后一块,早在很久以前就已停止收缩并重新开始生长,这是新一轮冰期迈出的第一步。

然而,这种生长后来停止了。在短短不到一个人一生的时间里,温室气体驱动的夏季变暖让冰帽由前进转为后退,此后它一直在不断萎缩。这是发表在《Science》期刊上的一项新研究得出的结论。该研究由Columbia University(哥伦比亚大学)Lamont-Doherty Earth Observatory(拉蒙特-多尔蒂地球观测站)的地球化学家Nicolás Young领衔,University of Colorado Boulder(科罗拉多大学博尔德分校)的冰川地质学家Gifford Miller以及另外九位同事共同参与。

这一发现把一个由来已久的思想实验变成了野外证据。多年来,古气候研究者一直在讨论“失败的冰河期”:掌控冰期节奏的缓慢轨道周期原本已在推动地球走向寒冷,却被工业排放压了下去。巴恩斯冰帽下的植物,为这段寒冷阶段何时开始、何时结束标定了时间。

Young在Columbia University发布的声明中说:“这是一个非常有力的例子,说明我们对这个系统造成了多么剧烈的冲击。”Miller的说法则更直白:“这展示了温室气体真正的威力。”

枯死的苔藓如何为一座生长中的冰川定年

这种方法依赖于巴恩斯冰帽的一个特殊性质。它与下方的基岩牢牢冻结在一起,因此不会像大多数冰川那样滑动并刨蚀地面。当冰缘缓缓向前推进时,它只是把苔原原地掩埋,将苔藓和小灌木封存起来,这些植物可以完好保存数千年之久。

自冰缘开始后退以来,这些植物陆续在正在融化的冰缘重新露出。研究团队从2022年的野外考察开始采集这些植物,并对每个样本进行放射性碳测年。碳-14是一种放射性较弱的碳,活着的植物会从空气中吸收它,植物死亡后它以已知速率衰变,因此植物的年龄就给出了Young所说的“死亡日期”(kill date)。“这些苔藓原本生长在地表上,后来冰帽突然扩张,把它们覆盖了。”Young说,“放射性碳年龄告诉你冰是在什么时候杀死这株植物的。”

研究人员为自己设定了两项检验。如果新的冰期真的已经开始,那么被掩埋的植物应该全部死于最近几千年之内。而且顺序应当连贯:最先被封存的植物离冰最近,越往外“死亡日期”越晚,勾勒出一条不断推进的冰锋。两项预测都得到了证实。团队还加入了来自该地区一些较小冰帽的样本,这些冰帽近年已完全融化消失。

根据论文摘要的概括,由此得出的时间线十分清晰。巴恩斯冰帽在大约3600年前之后的某个时候缩到最小。大约2000年前,它再次开始扩张,持续生长了约两千年,并在1960年前后达到最大。一条清晰的修剪线(trimline),即覆盖地衣的深色岩石与裸露的浅色岩石之间的分界线,至今仍在冰帽周围的地貌上标记着当年的最高点。

曾经延伸到美国中西部的冰盖

巴恩斯冰帽是劳伦泰德冰盖(Laurentide)的最后残余,而劳伦泰德冰盖是末次冰期各大冰盖中规模最大的一个。大约9.5万年前至2万年前,劳伦泰德冰盖覆盖了加拿大大部分地区和美国北部,最南抵达伊利诺伊州和印第安纳州,有些地方厚度超过3公里。如今剩下的,是位于努纳武特地区(Nunavut)巴芬岛中部、面积大致相当于美国特拉华州的一座冰帽。

“人们总说它消失了,但事实并非如此。”Young说。由于在过去260万年里,劳伦泰德冰盖曾一再退缩到这片北极核心区域,然后重新生长,巴恩斯冰帽就成了下一个大陆冰盖得以生长的天然“种子”。

严格来说,地球仍处于冰河时代,即约3400万年前开始的晚新生代冰河时代;在这一时代中,寒冷的冰期与我们如今所处的这类温暖间冰期交替出现。大多数人所说的“下一个冰河期”,指的其实是下一个冰期。上一个冰期大约在11700年前结束。

从人类的时间尺度来看,植物记录下的这段寒冷阶段并不剧烈。Young表示,降温要经过数千年才会变得明显,而劳伦泰德冰盖要恢复到大陆规模大约需要3万年。这项研究捕捉到的只是第一步:冰停止后退、开始积累的那一刻。

骗过早期考察的“稳定冰川”

这条时间线还解开了一个老谜题。1950年代和1960年代对巴恩斯冰帽进行的首批科学研究,描述的是一座近乎完美平衡、既不增长也不缩小的冰川。这一观察作为冰帽稳定的证据被写进了文献。

根据新的重建结果,那些考察恰好捕捉到了一个罕见的僵持局面:地球轨道带来的夏季日照减少在推动冰体增长,而不断上升的温室气体则在推动冰体融化。“事实证明,这是历史上它唯一一次处于平衡状态。”Miller说。“冰帽很稳定、从未变化的说法就这样进入了文献。”Miller补充道,并称之为“建立在良好数据之上的错误结论”。

同样的降温从1950年代持续到1970年代中期,催生了关于冰河期即将来临的著名警告。Miller还记得1972年在巴芬岛近海的一个野外考察季:那年海冰始终没有破裂,Miller的团队不得不徒步走到一处军用简易机场才得以撤离。到那个十年结束时,温室效应导致变暖的证据已经占了上风。谈到当年预测的冰期,Young说:“它确实正在发生。他们当时还无法完全证明,但现在我们算是有了证据。”

这项研究尚未解决的问题

论文中最大胆的主张,既关乎数据,也同样关乎定义。Young及其同事认为,即便大陆冰盖从未形成,劳伦泰德冰盖最后残余的首次重新生长也应被视为一个冰期的开端。以往基于模型的研究把下一个冰期放在数千年甚至数万年之后,因为它们是以大规模冰体增长、而非某一座冰帽的转向来界定冰期起点的。

过去几千年间,北极许多冰川都曾前进,冰川学家称这一降温阶段为新冰期(Neoglacial),而其中部分前进只是区域性的。巴芬岛上一座冰帽的扩张,究竟是一场全球性冰期的序幕,还是当前间冰期内的一段漫长寒冷期,仅凭植物的年代无法判定。University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)的Shaun Marcott在同期《Science》上发表了一篇观点文章(Perspective),对这一结果的表述更为谨慎:其摘要称,全球变暖“可能已经阻止了”下一个冰期。

“死亡日期”能说明的问题也有限。它记录的是冰缘到达某个位置的时间,而不是冰帽总体增加了多少冰量。将1960年后的退缩归因于人为变暖,依据的是退缩发生的时间,以及摘要所描述的冰帽状态转变:在轨道驱动的夏季日照持续减少的同时,冰帽每年夏季损失的质量开始多于每年冬季获得的质量。

关于下一个冰河期的常见问题

我们现在处于冰河期吗?

从技术上讲,是的。地球处于晚新生代冰河时代已约3400万年,两极存在永久冰。在这一时代中,寒冷的冰期与较温暖的间冰期交替出现,而我们正处于约11700年前开始的一个间冰期。

下一个冰河期原本应该什么时候开始?

这取决于定义。本研究认为,下一个冰期始于约2000年前,也就是巴恩斯冰帽开始重新生长之时。以大规模冰体增长来定义冰期的气候模型,则把它放在数千年到数万年之后。

巴恩斯冰帽是什么?

它是位于加拿大努纳武特巴芬岛中部、面积大致相当于特拉华州的一座冰帽,也是末次冰期覆盖北美大部分地区的劳伦泰德冰盖仅存的最后残余。

如果变暖停止,冰河期还会回来吗?

在任何人类时间尺度上都不会。在温室气体浓度升高的世界里,科学家无法确定下一个冰期何时可能开始,而模型显示,巴恩斯冰帽本身将在几个世纪内消失。

接下来会怎样

该研究于2026年10月22日发表在《Science》上。对这座冰川未来的模型预测显示,巴恩斯冰帽将在未来几个世纪内彻底融化消失,劳伦泰德冰盖在以往历次冰期开始时赖以重新生长的“种子”也将随之消失。如果大陆冰盖有朝一日再次开始生长,它们或许不得不在没有这颗种子的情况下起步。“那将是劳伦泰德冰盖真正的最后遗存,就此永远消失。”Young说。

参考文献:Young et al., “Late Holocene reexpansion of the Laurentide Ice Sheet,” Science, 2026. DOI: 10.1126/science.aed3379

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