南極冰層下的山脈

知識新知 04/01/2009


南極冰層埋藏著地球地形的變動歷史,也保留了千萬年氣候的資料。

一個多國研究團隊發現南極洲東部巨大冰層底下,藏著一座神秘崢嶸的山脈,這項地形學的發現讓地質學家重新檢視南極洲的歷史。

這座名為甘布爾澤夫的山脈,是以俄羅斯地震學家甘布爾澤夫之名 (Grigoriy Gamburtsev) 來命名。他在一九五七到五八的國際地球物理年發現此山脈,當時地圖上的山峰在地球科學家眼中,只不過是幾個小點而已。今年三月初才剛結束的國際極地年 (二○○七至○九年) 有了重大發現。一組遠征隊在去年底今年初勘測該座山脈,首次詳細繪製出該山的地形特徵。他們飛行近一百三十次,利用雷達、重力和其他蒐集到的資料,研判冰層下幾百米的地貌崎嶇不平,還有湖泊與河流。

美國探勘隊隊長貝爾 (Robin Bell) 同時也是拉蒙特-多爾蒂地球觀測站 的南極研究專家,他讚嘆壯觀地貌之餘也表示該山地形極為險峻。

來自英國南極調查所的英國探勘隊隊長費拉喬利 (Fausto Ferraccioli) 認為,這樣陡峭的地形讓甘布爾澤夫山脈的身世籠罩在一團迷霧中。山脈正好位於一塊古老地殼的正中央,而科學家先前卻一直認為,該處至少五億四千萬年間都沒有劇烈的地殼變動。明尼蘇達大學的南極地質專家谷駒 (John Goodge) 表示,山脈位於該處歷時多久是值得研究的問題。如果它的確存在了五億四千萬年,那麼如此高齡的山脈真可說是老當益壯。

另一個可能的解釋是甘布爾澤夫山脈是近代火山活動造成的。不過費拉喬利表示,遠征隊的初步探勘並未發現火山地形常見的磁場異常現象。最近有研究觀察冰層形成前的沉積物,也顯示該山脈並非火山。

德州大學地質學家戴爾齊爾 (Ian Dalziel) 表示,要知道甘布爾澤夫山脈的山齡就必須開鑿鑽洞。他認為山脈的嶔崎外觀是「驚人的結果」,但目前仍缺乏有力的解釋。一般咸信南極洲東部冰層約在三千五百萬年前形成,可能在甘布爾澤夫山脈群峰頂固化成核。

南極甘布爾澤夫地區計畫 (AGAP) 是南極探勘季中主要的計畫之一,參與研究的相關人員來自美、英、澳、德、中、日等國,隊伍分駐兩地。以美國為主的隊伍駐紮在南極點附近的營地,以英國為主的隊伍則是以甘布爾澤夫北方為基地。兩處平均氣溫為攝氏零下三十度。南方營地海拔三千五百公尺,氣候不佳時一度讓雙獺 (Twin Otter) 偵察機停飛數日。

最後,兩隊還是在冰層上方蒐集資料,來回共飛行了十二萬公里。儘管中國遠征隊在二○○七至○八年蒐集雷達資料時,從岸邊的中山站到興建中的冰穹A (Dome Argus) 距離也不短,美國為主團隊飛行探勘範圍就有加州那麼大,堪稱甘布爾澤夫勘測行動中最為詳盡的一次。

貝爾表示,甘布爾澤夫山脈最高處約在冰層底下五百公尺處,山谷到山頂約有七百公尺深。由於上方冰層的巨大壓力加上山底相對溫暖的溫度而產生融冰現象,從雷達資料上可以看出有湖泊及河流形成。費拉喬利表示,河流往地底侵蝕也使得群峰宛如往上升高,造成今日所見的懾人地形。

這些資料也許可以幫助冰核專家探尋下一個可深鑽南極冰核的地點。冰穹A附近是探勘的其中一個目標,但費拉喬利表示其下方冰層「扭曲變形地非常厲害」,想要在原貌完好的冰層中找尋氣泡及過去的氣候紀錄,情況並不樂觀。

另外,AGAP地震團隊在甘布爾澤夫山脈上方冰層設置了二十四個地震觀測站。隊長暨美國聖路易華盛頓大學研究人員偉恩斯 (Douglas Wiens) 表示,這是第一次南極洲中心有一排的觀測站,而且一整年都能運作良好。這些觀測站藉由測量大地震震波來蒐集地底結構的資料。去年五月四川大地震震波就經過甘布爾澤夫山脈傳到冰層表面。

近年來經費不足一直是極地研究計畫的問題,地震研究是幾個不受經費短缺影響的計畫之一。舉例而言,極地觀測網計畫 (POLENET) 最近必須大幅減少原本要在南極洲設置的地震及全球定位系統觀測站。貝爾表示, AGAP 的飛行偵查次數也必須減少百分之二十。

儘管如此,她認為 AGAP 計畫也得有經費才能做成。她表示,國際極地年的架構讓他們在最惡劣的地區,仍能夠進行大規模的探測行動。
【知識通訊評論月刊七十八期】2009.04.01

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