Arctic

前往世界尽头的航行:一个漂浮实验室将穿越北极冰层,研究生命。

下个月,六名科学家和六名船员将前往希尔克内斯——挪威靠近俄罗斯边境的一个偏远北极小镇。从那里,他们将启程前往地球上最严酷、最难抵达且研究最少的地区之一。他们将登上名为“塔拉极地站”的未来派浮动实验室,该实验室在法国建造。 他们将面临艰苦而孤立的环境:长达数月的完全黑暗,以及低至零下50摄氏度的气温。他们于8月14日抵达挪威,等待良好条件,并由破冰船为他们开辟航道。随后,他们将开始为期八个月的航行,在一艘长26米、宽16米的船上度过漫长而强烈的极夜。这艘船的设计目的是冻结在浮冰中,并缓慢漂移,越过北极点,前往格陵兰岛。 他们的任务是收集数据,了解气候变化和污染如何影响北冰洋中部独特、复杂且 largely unknown 的生态系统——这是世界上最脆弱的生态系统之一——在它永远改变之前。 “我们还没来得及发现物种,它们就已经在消失,”罗曼·特鲁布莱说。他是一名微生物学家,后来成为水手,也是法国慈善组织塔拉海洋基金会的执行主任。“所以我们在那里记录这些。未来20年,一切都会改变。” [图片:罗曼·特鲁布莱在塔拉极地站上手持奖项。摄影:宣传资料] 因开发极地站的工作,特鲁布莱本周获得了著名的沙克尔顿奖章。 2023年,《自然》杂志将他与塔拉海洋基金会联合创始人艾蒂安·布尔乔瓦描述为“有远见的思想家”。一篇社论将第一艘塔拉帆船——一艘穿越太平洋珊瑚礁、促成珊瑚礁形成和生物多样性研究的纵帆船——的两年连续探险,与查尔斯·达尔文1831年至1836年乘坐小猎犬号的探险相提并论。 “我们对北极的物理学了解得相当清楚……但对生命、生物学方面一无所知。这是一张白纸,”特鲁布莱说。 塔拉帆船的早期版本于2006年前往北极,完成了一次跨极地漂流。这是自挪威探险家弗里德约夫·南森于1893年至1896年乘坐他的“前进号”完成首次探险以来,北冰洋中部的第二次此类探险。 “我们决定未来要再次进行,用更多资金、更多手段,”特鲁布莱说。他是塔拉海洋基金会联合创始人阿涅斯·特鲁布莱的侄子,后者更以时装设计师agnès b.闻名。“我们对北极的深度和物理学了解得很清楚。但对生命、生物学方面一无所知。这是一张有待发现的白纸。” [图片:塔拉极地站设计用于持续20年的连续探险。摄影:玛埃娃·巴尔迪/塔拉海洋基金会] 极地站的设计来自阿涅斯·特鲁布莱和布尔乔瓦,而特鲁布莱筹集了所需的2600万欧元(约合2200万英镑)资金并组织了这次任务。他说,这带来了几个挑战,包括如何汇集来自15个国家的科学家,以及船上人员的“人类挑战”。 科学家和船员将非常偏远。虽然紧急情况下可以救援,但可能需要一周才能到达他们身边。这是计划中持续20年、分10个阶段的连续探险的第一阶段,旨在推动保护北极的政策变革。 “我从未经历过极夜。我最害怕的是黑暗……但你有多少次机会做这样的事?”尼娜·舒巴克博士说。 这是一场与时间的赛跑:北极变暖的速度是地球上其他地区的三到四倍。曾经保护该地区的海冰正在迅速融化,使海洋面临航运、渔业、采矿和污染的威胁。 [图片:弗里德约夫·南森特制的纵帆船“前进号”,在罗阿尔德·阿蒙森1911年南极探险中。摄影:南德意志报图片社/Alamy] 尼娜·舒巴克博士是一位生物海洋学家,她请假从瑞士极地研究所加入这次探险。她说:“我们知道北冰洋中部变化非常非常快。我们可以通过卫星数据看到冰况的变化,但要了解这如何影响生物学,很难获得数据。” 北冰洋及其海冰支撑着一个相互关联的生命网络,从北极熊、海象和白鲸,到构成食物链基础的冰藻等微小生物。 舒巴克和她的同事将通过极地站的“月池”——一个中央开口,也将作为潜水员、水下无人机和遥控潜水器进入冰冷深海的出发点——从海水中收集微生物样本。他们希望发现适应了这个独特区域的新物种,这里每年有近半年时间太阳不升起。 [全屏查看图片:斯瓦尔巴群岛附近,一只北极熊紧抓融化的浮冰。摄影:Arterra图片库/Alamy] 舒巴克经历了一个严格的选拔过程,一位科学家将其比作国际空间站的评估。她承认,对于即将度过的极地冬季,她既“兴奋又害怕”。 “我从未经历过极夜。我最害怕的是黑暗。它会让你疲惫,”她说,并补充道,“我经常锻炼,但在这么小的平台上会很艰难。” “但时间会过得很快。有令人兴奋的科学要做——你有多少次机会做这样的事?我感到非常荣幸。” 常见问题解答以下是关于“世界尽头之旅”北极冰漂移任务的常见问题列表 初级问题 问:这个北极浮动实验室到底是什么?...
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北极冰川正因微生物加速冰层融化而濒临不可逆转的衰退。

"那种感觉太可怕了...就像夜间遭遇袭击时被困在燃烧的城市里。"阿尔文·爱德华兹博士描述的并非战争,而是斯瓦尔巴冰川上闷热雾霾的一天——创纪录的夏季高温将他的研究站点化作融水奔流、滚石倾泻的炼狱。 这位冰川生态学家专注研究冰面、内部及周边生命形态。二十年的极地科研生涯中,他始终对冰原怀抱"宁静与安心",但急剧的气候变化正侵蚀这份安全感。 当全球气温尚未突破《巴黎协定》1.5℃阈值时,北极早已跨越红线。斯瓦尔巴的变暖速度是全球平均值的七倍。 理解这些脆弱生态系统的窗口正在关闭——它们可能引发数万亿气候相关损失。爱德华兹将研究的耐寒微生物称为"北极衰退的哨兵与催化剂"。最新研究表明,冰雪微生物会形成加速融化的反馈循环。全球70%以上淡水封存于冰雪中,数十亿人依赖冰川融水河流,其影响将波及世界。 但并非所有极地微生物都加剧变暖。某些种类或许能延缓甲烷释放——至少目前如此。 ### 冰冻雨林 科学界曾长期认为北极冰雪近乎无生命。在世界最北小镇附近的朗伊尔冰川,爱德华兹掘开去年积雪解释这个认知谬误:每次降雪都携带微生物,它们甚至能诱发雪花形成。每立方厘米冰川雪含数百至数千活细胞(病毒量通常达四倍),复杂度堪比沃土。"在此存活的生物具有惊人适应性,"他说。 夏季,红色藻类在雪表繁衍生息,通过上下移动获取光合作用所需阳光同时躲避紫外线伤害。大规模繁殖会形成亚里士多德记载过的"西瓜雪"或"血雪"现象。雪层之下,冰镐触及的坚实冰体则是另一处生命绿洲——微生物在极寒、贫瘠营养与极昼极夜交替中顽强生存。"在我眼中,冰川不仅是冰,更是...三维生物反应器,"爱德华兹解释道。 冰层中那些不起眼的深色碎屑被称作"冰尘颗粒",实则是冰川的"冰冻雨林"。每颗微粒都是自给自足的微型生态系统,包含细菌、真菌、病毒、原生生物乃至缓步动物和线虫。这些能影响全球进程的微生物群落,却被不少冰川学家轻视为"杂质"。"海洋学家总不会把鱼类视为海水杂质吧?"爱德华兹反诘道。 冰雪表层的微生物通过分泌深色色素吸收阳光并抵御紫外线,同时吸附尘埃碎屑使冰面颜色加深——这形成"生物黑化"效应,显著加速融化。它们还对空气污染物、野火烟尘及冰川退缩裸露的干涸地带扬尘等营养源变化作出反应。"当今雪层化学成分已与工业革命前迥异,"爱德华兹指出。全球变暖导致的温度上升与延长融化期,进一步刺激了这些致黑微生物的生长。 多重因素形成恶性循环:微生物致黑→升温加速融化→暴露出更多营养碎屑→促进微生物增殖→冰面持续变暗。格陵兰西南冰盖每年夏季形成的生物黑化区(面积超10万平方公里,太空可见)在2020年被证实导致44-60亿吨融水,占该区域冰损总量的13%。格陵兰冰盖若完全消融,将使全球海平面上升超7米——尽管IPCC报告承认这些影响,当前气候模型尚未将其纳入计算。 冰川融水为阿尔卑斯山、喜马拉雅及中亚超20亿人提供饮用水、农业灌溉和水电资源。但即便实现《巴黎协定》控温目标,本世纪末这些冰川仍将消失过半。 ### 甲烷:隐形威胁 除冰面黑化外,另一重危机正在潜伏。北极冰川与永久冻土层封存着巨量甲烷,而最新研究显示冰下微生物也能大量产甲烷。随着冻土解冻与冰川退缩,深藏地下的非常规甲烷释放风险与日俱增。 在朗伊尔城峡湾对岸,安迪·霍德森教授研究着"冰椎"——冻土带受压地下水喷涌形成的丘状冰体。这些构造渗出的水体饱含甲烷,霍德森形容其效果如同"冰川撕裂地表迫使气体逸出。凡永久冻土层下流体渗出之处,皆有甲烷渗漏"。仿佛印证其言,冰椎池面突然冒出甲烷气泡。"我并非暗示有50拍克甲烷炸弹即将引爆,"霍德森说。但北极反馈循环可能增加25-70万亿美元气候成本,风险不可小觑。 令霍德森稍感宽慰的是,他在冰椎中发现了噬甲烷菌。"这些微生物正在力挽狂澜,"他表示。虽然无法全面遏制排放,但若无它们,甲烷逸散量将更为惊人。 ### "临终冰川" 站在斯瓦尔巴中部福纳冰川上,爱德华兹指出冰面较去年夏季已降低4米,较2011年首次考察时更大幅萎缩。"这座冰川已病入膏肓,"他说,"处于临终关怀阶段,却无人问津。" 每座冰川都像生命体般拥有独特微生物群落,某些物种可能仅存于此。当爱德华兹寻找去年研究的微生物栖息地未果时(可能已随消融侵蚀消失),他将此比作珊瑚礁学者目睹研究站点白化死亡。这些濒危的冰雪微生物不仅具科研价值,更蕴含巨大经济潜力——其适应极寒、黑暗与低营养的基因特性,可为医药、工业及废物处理提供生物技术解决方案。但随着全球升温,我们正快速丧失研究、利用与保护这种独特生物多样性的机会。 爱德华兹提议建立极地微生物国际库藏,类似斯瓦尔巴全球种子库。"当我退休或离世时,希望这些微生物档案能成为留给后世的永恒资源,"他凝望着渐次消逝的冰原说道,"因为他们将无缘得见这座冰川,那座冰川,以及远处所有冰川。" 许多访客为观赏斯瓦尔巴壮观的野生动物而来——目前它们仍数量可观。乘船穿越中部峡湾时,我们目睹逾80头白鲸。但即便这般繁荣的种群,也依赖隐形微生物的支撑:白鲸以鱼类为食,鱼类摄食浮游生物,而浮游生物又依赖冰川滋养的海洋微生物——这些栖息环境恰恰由爱德华兹研究的微生物参与塑造。 这提醒我们:极地微生物不仅影响冰融与全球气候,更维系着整个生态系统。失去它们,眼前生机将荡然无存。 爱德华兹将频繁的北极之行比作探望罹患血管性痴呆的父亲:每次相见都见证更深的衰退。"这是个渐变过程,"他说,"日复一日,你察觉不到失去。" ### 常见问题:微生物导致北极冰川不可逆衰退 #### 基础问题...