揭秘极地奇迹(探索发现百科全书)
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从白色大洋到白色大陆

白色的尽头

这是一本以展示“两极”地区“环保”危机与“环保”拯救为主题的小书。但在进入那片“白色”之前,我们要站在更“高远”的地方审视一下两极地区。

我们先要明白一点:宇宙之大,无谓“西”“东”——宇宙是不需要方向的,只有人类需要方向。所以,我们制作出有“方向性”的地球仪,“向上”代表着“向北”;“向下”则代表着“向南”。我们从地球上的任意一点出发,无论沿着“正北”还是“正南”,终将到达世界的尽头——北极或南极。那是一片洁白的冰天雪地。

北极和南极统称“极地”或“两极”。它们占据着地球的两端,皑皑白雪、茫茫冰川,形象鲜明,自成一派。极地范围很大,以两个“极圈”为界,从北纬66°34′到北纬90°之间的疆域为北极“所有”;而另一端的南纬66°34′至南纬90°之间则是南极的“地盘”。

这里有着与地球的其他区域迥然不同的景象,天寒地冻,人烟稀少。这并不难理解,两极地区远离太阳辐射强烈的赤道地带,能接收到的太阳辐射少之又少。而这“难得”的光照到镜面般的冰面上,又会被它们“毫不留情”地反射出一大部分;当被反射的热量遇到稀薄的大气,简直如入“无人之境”,开启了加速“逃逸”的过程。这些因素加起来,使得极地地区毫无“温暖”可言。

▍极地冰反射来自太阳的光线。当这些冰开始融化时,反射到太空中的阳光就会减少。阳光被海洋和陆地吸收,提高了整体温度,并推动了进一步的融化

“冰天雪地”与“寒冷”是两极共同的主题,但它们的共性却不止于此:从大小上来说,这两块隔着十万八千里的区域,竟然有着几乎相等的面积,南极洲的面积为1405.1万平方千米,而北冰洋的面积约为1310万平方千米。是巧合,还是另有“玄机”呢?我们不得而知。

虽然面积相差无几,但地形却大不相同,南极以大陆为主,北极则以海洋为主,细究起原因来,要追溯到很久以前。

南极初荣

3亿年前,地球只有孤零零的一块大陆,叫作泛大陆。泛大陆以外的地方则是汪洋一片,包括如今的两极地区也是一片“水世界”。但躁动的地球时刻都在显示自己的“力量”,终于使泛大陆分崩离析,分裂为南北两块大陆,北边的叫劳亚古陆,南边的叫冈瓦纳古陆。随后,两块大陆各自飘零,又不断分裂,终于形成今日的模样:北极地区形成以北冰洋为中心,四面被欧亚大陆、北美大陆和格陵兰岛所环绕的格局;而南面的大陆则在分裂后一路向南,直达地球的最南端,便是如今的南极大陆。

冈瓦纳古陆包括南美洲、非洲、印巴次大陆、南极洲和大洋洲,劳亚古陆包括欧亚大陆和北美洲

而那时候的南极大陆上并没有冰川的影子。全球高温下,南极是一片独具特色的地域,全年气候温暖,但又四季分明。春夏之际,太阳初升,南极处于“永昼”之下,针叶林、蕨类植物生机勃勃,到处都是枝繁叶茂、物种喧嚣之态;秋冬时节,太阳渐渐落下,阳光隐匿于地平线之下,寒冷的冬季把一切冰封起来——包括那些远古昆虫。

当第一缕阳光射入森林时,一切生物都“活泛”起来。雨雾朦胧中,红杉、苏铁、树蕨、青苔全都“苏醒”了,奋力生长。在远古“生机”的前头,则堆叠着倒塌的高大乔木,宣告着某些生命历程的终结。繁荣与活力,倒塌与枯败,并行不悖。

可好景不长,外部环境开始发生变化,“孤立无援”的南极大陆最先受到冰冷海水的侵袭,气温逐渐降低。南极大陆上奏起了“冰与雪之歌”。经过千百万年的积淀,厚重的南极冰盖形成了,整个南极大陆成了绝望的冰雪禁地。

当然,酷寒的冰雪之爪没有忘记北极地区。来自北大西洋的暖湿气流源源不断地流向北极地区,但那里太冷了,“雨水”化作“雪花”,飘飞不绝,海面开始降温、结冰,直到形成厚实的冰块。北极的“冰帽子”也制成了。到第四纪冰期旺盛时,北极地区的冰已经侵袭到整个格陵兰岛乃至北美大陆的部分地区。

环保小贴士

气候与污染

谈到环境污染时,也别忘了气候的因素。温暖的气候有助于光化学污染的形成,也会促进污染物的大范围输送。此外,气候还会影响降水,降水能把空中的污染物带到地面上,影响生物。反过来说,污染严重时,气候也会受到影响而发生改变。这是一个相互的过程。

▍在距今1.42亿年至6550万年的中生代白垩纪时期,南北极非常温暖,是一片温暖的沼泽雨林,植被茂盛,郁郁葱葱,年平均温度在14℃

▍研究发现,古代气候变暖使南极洲变绿

当相对温暖的时期到来后,北半球冰川后退,南极和北极地区最终形成了如今的样貌。

生态危机来临

如今的南极处于冰封的寂静之中,人们似乎很难将这种沉寂与喧嚣的恐龙家族联系起来。但远古恐龙化石的“现身”,却提醒着世人那段南极与恐龙间的神秘过往。

1842年,“恐龙”一词被创造出来。此后,这种神秘的远古巨兽便成了引人注目的焦点。世界各大洲都发现了恐龙化石基地,只剩南极洲处于“空白”状态。1986年,孜孜不倦的科学家终于在南极洲有了重大发现,出土了南极甲龙化石。接着,好消息不断传来,那里发现了更多的恐龙化石,植食性恐龙、肉食性恐龙,什么都不缺。

▍大约2.5亿年前(早三叠纪),恐龙和鳄鱼的一个早期亲属生活在现在的冰冻大陆南极洲

这个重大发现既让古生物学家感到兴奋,又让地质学家感到欣慰,因为这是板块漂移学说的另一个有力印证。因为恐龙是不善于游水的,也不会飞,更别提跨洋越海了。它们是随着板块渐渐漂移到“南极”的。

不过到了南极就得适应南极的环境,特别是四季的变化。如何“过冬”是所有恐龙家族都要“考虑”的问题。它们通常有两种选择:一种是涉浅水向北迁徙到澳大利亚海岸,躲避寒冬,并寻找新的树林。另一种是“土著”恐龙选择在黑暗中“破冰”觅食。休息时,它们会把身体缩成团,整个家族聚拢在一起,以团结抵御寒冷。

不过到了后来,“严冬”似乎越发漫长,生存困境突显。环境大变革的“威力”开始显现:天气渐冷,植物少了,植食性恐龙成批地倒下。肉食性恐龙之间开始了争夺“猎物”的大厮杀。天气越来越冷,恐龙们放屁排出的令气温升高的“温室气体”对于气候的回暖可以说是“杯水车薪”,无济于事。一场莫名其妙的大灾难席卷全球,小行星撞击地球,地球环境变得糟糕透顶:到处弥漫着毒云,几乎所有的动物都被呛死。——这种灭绝一切的环境危机实在令人心惊胆战。南极与“恐龙”的故事也就此结束。

▍一位艺术家描绘了大约7000万年前在南大洋水域游泳的蛇颈龙母子

寒冷的较量

北极与南极是地球“寒族势力”的两员“先锋”,在争夺“寒极”头衔的较量中难分伯仲。

过去,人们对南极了解不多,便把北极圈附近的维尔霍扬斯克(隶属俄罗斯西伯利亚地区)当作地球的寒极,因为那里的最低温度可达-66℃。这在当时看来,已经是一种无法想象的极寒。

▍俄罗斯的奥伊米亚康是一个靠近北极圈的小村庄,号称北半球“寒极”,冬季平均温度低至-50℃,极端低温纪录可达-71℃

▍格陵兰岛和南极的冰盖

可当人们有能力深入北极腹地时,却发现了一些“怪事”。北纬80°附近海湾地区的夏日光景,竟然展现出一派生机,积雪全无,繁花似锦。这实在不符合北极的“冷傲”形象。

“谜团”很快被南方传来的“消息”解开。原来南极才是真正的“寒极”所在,那里的积雪即使在夏天也不会融化,而最低气温竟然突破了-90℃大关。“寒极”殊荣,实至名归。

说起来,南极的“怪异”之处也有别的因素在暗中发挥作用。

首先是地貌上的原因。南极大陆上累世堆积的冰盖,总能轻易地将阳光“挥霍一空”,全数反射出去;而北冰洋泛滥的海水却是“蓄热”高手。另外,南极的平均海拔超过2300米,这样的高海拔令北极望尘莫及。而在地理学上,海拔越高,温度就越低,这在无形中又一次“拉低”了南极的温度。隆冬时节,遍布南极四周的高大海冰会将附近海域传递来的热量全部阻挡在南极大陆之外,令南极大陆少了一项热量“外援”。不过这些热量还是有一部分能穿越层层阻碍,到达南极大陆沿岸地区,给那里带来一丝暖湿海流的补充。

在南极的上空,同样寒冷无比,这里的空气水分含量极低,所以南极一整年也见不到多少降水。缺少降水,南极大陆就是一片酷寒的“白色沙漠”。

就这样,在各种因素叠加之下,南极的“寒极”地位便再也无法撼动了。

▍南极-70℃,可以把一碗热气腾腾的面瞬间冻成冰棍

绚丽两极

冰与雪携手共进,为两极地区打造出一派“冰封大地、雪沃千里”的景象。但“细心”的造物主早在“白茫茫”之下暗藏了一个色彩缤纷的大千世界。

▍比极光还短暂的,是北极的夏天。北极熊漫步于花丛中

冬季的北极固然是冰雪肆虐的不毛之地,但只要熬过寒冬的荒凉,北极就会立即展现它绿意盎然的一面。短促的盛夏是生命大爆发的时节。广袤的苔原上星罗棋布的湖泊和沼泽,在阳光的照耀下泛着金光,绿草红花交错夹杂,昆虫和小鸟相映成趣,生机无限。这是冰天雪地中的“绿洲”,绚丽而难得。或许,正是这一时的缤纷激励着当地居民挨过半年的凛冽和单调。

与北极不同,南极没有常住居民,也没有如此令人快意的缤纷,但这里的雪原之下同样暗藏斑驳。它们是被冰雪“忽略”了的块块岩地,低洼处聚集着淡蓝的湖水;岩石表面在苔藓和地衣的装饰下,形成鲜明的褐色。从上空望去,真如一块块“绿洲”一般,因此,它们也被叫作“南极绿洲”。

▍夏季让生活在北极极寒之地的因纽特孩子可以聚在一起玩耍

▍南极古老的苔藓

时至今日,人们已在南极大陆沿海地区发现了数十块大大小小的“南极绿洲”,如施尔马赫绿洲、班戈绿洲、麦克默多绿洲等等。

“绿洲”绝少不了湖泊的点缀。施尔马赫绿洲坐落在南极大陆北部的毛德皇后地上,上百个淡水湖泊星星点点地镶嵌在这片无冰地带,如同一连串的蓝宝石一般闪烁着耀眼的光芒。夏季,解冻的湖泊焕发生机,阳光、藻类、苔藓构成了一个缤纷的生态“小王国”,展示着大自然的绮丽多姿。这些淡水湖也为极地科考人员解决了用水需求,因此,有绿洲的地方通常是极地科考站的首选,比如俄罗斯的新拉扎列夫站就位于此地。

环保小贴士

生态堡垒——绿洲

地球上的每一块绿洲都是珍贵无比的,它们是苍凉荒漠中的生态堡垒。再小的绿洲也是一个独立于干旱的特殊生态环境系统。它们具有持久的生命力,不断地影响和改善着周围大环境的气候。它们与干旱对抗,目标是建立一个相对阴凉、湿润的生态环境。

▍施尔马赫绿洲星罗棋布的天然淡水湖泊

是什么力量使得冰天雪地中现出绿洲的“身影”呢?科学家给出的解释很多,最主要的是火山活动、极圈附近相对富足的太阳辐射以及裸露的褐色岩石聚集等几个原因促成了这些奇迹。

不管怎样,这些独具特色的“绿洲”是白色世界中的明珠,给极地科考人员带来了缤纷的憧憬,也昭示着生命的不屈伟力。而这些珍稀的“绿洲”通常是各国科考人员花大力气保护的生态“重地”。

▍位于阿斯特里德公主海岸的施尔马赫绿洲,有俄罗斯的科学考察站新拉扎列夫站

古老的蓝色

在冰与雪的舞台上,冰是一大主角。当冰连成一体,掩盖大地的时候,就形成了冰盖,或大陆冰川。

南极和北极的格陵兰岛是冰川的胜地,那里随处可见如山岳般高耸的巨大冰川,海拔超过数千米,面积则以百万甚至千万平方千米来计算。但当你凝望那巨大的冰川时,会发现它们有着天空一般的高远和神秘,同时闪耀着蓝色的光辉。

这要追溯到远古时期,也就是冰川开始孕育的时候。要知道,冰川的冰从诞生之日起就不同凡响,它们的形成不是从水到冰,而是从雪到冰。这也就是说,南极的冰川,是由一层层的雪经过不断堆积、挤压而形成的。每一粒结成冰的雪都经过万年的历练,是当之无愧的“万年冰”。

▍南极冰山林立

雪花被挤压,也是排出空气的过程,但总有些空气会“滞留”下来,保存在未来的冰川中,它们以小气泡的形式存在。那时候,它们还没有“施展魔法”,冰也保持着洁白。但随着冰川的逐层累积、扩展,气泡越积越多。气泡天生的那种“散射阳光”的本性逐渐被激发出来,短波的蓝、紫光被散发殆尽。于是,当你凝望冰山时,那种赏心悦目的蓝色即刻就变得澄明起来。

▍冰川冰组成示意图

雪累积成冰,不仅“滞留”了空气,也“积蓄”了尘埃;少量的尘埃不会影响雪的洁白。但到夏季时,情况则有所变化,一部分冰雪开始消融。此时,尘埃会现出“本色”,消融层面则变得肮脏。到了冬季,消融层面重新结冻成冰,又被白雪覆盖。等到新一年的夏季到来时,这些冰已成为“陈年冰”,不会轻易消融,但那一层乌黑的消融痕迹却保留下来,给雪白的冰川增添一道“黑线”。年复一年,“黑线”越积越多,整个冰川也会显现出黑白相间的面貌。

古老的蓝色下隐藏着同样古老的“黑条纹”,它们如同树木的年轮一般,记录着冰川年深日久的“沧桑”(这种“沧桑”也暗示了环境的变化)。不过并不是每一片冰川都能看到“黑条纹”,要是某一年的降雪稀少或空气清洁度较高,那么“黑条纹”就来不及形成或根本显现不出来。

“致命”幻影

在银装素裹的世界中,没有比极光更炫人眼目的风景了。寂静的夜空中,一道道缥缈的彩色光带不期而至。倏忽间,一场绚丽壮观的“极光秀”便自顾自地上演了:“翩若惊鸿,婉若游龙”,飘忽摇曳,五色交辉,令人如痴如醉。当此时机,那些在极寒的永夜以及枯燥中工作的极地科考人员便会得到莫大的欢乐和快慰。

现代人醉心于极光的炫目,但古人的内心则被恐惧支配着。他们无法解释飘忽不定的极光,只得将它们奉若神明。西方人叫它“欧若拉”,视其为曙光女神的“代言人”,而中国人则将极光看作钟山之神烛龙的“幻像”。

▍绚丽的极光被视为自然界中最漂亮的奇观之一

实际上,极光并不神秘,它是太阳、地球联袂“导演”的一场高能宇宙大戏。极光的源头是与我们若即若离的太阳,它向外散发带电粒子流,也就是太阳风。太阳风急速“驶向”地球,这是对地球通信系统的持续攻击。好在地球外部的磁层时刻都处于“戒备”状态,将太阳风反射回太空。但当太阳风攻势猛烈时,总有一部分带电粒子流“浑水摸鱼”,潜入地球两极地区(极地是地球开向太空的窗户)。太阳风一旦进入大气层,立即与大气层中的氧、氮等元素发生“遭遇战”,由此激发出强烈的能量。这些能量在我们看来,就是绿、红、紫等绮丽的光芒。

极光给孤寂的两极地区带来灿烂,但也给人类惹来麻烦。1989年,加拿大魁北克市就发生过一次离奇的停电事故,“罪魁祸首”就是远在天边的极光。

▍太阳风暴是极光的造就者。来自太阳的高速粒子(主要是电子)撞击地球上层大气中的氧原子和氮原子,当它们回到“放松”状态时,会产生五颜六色的极光

由于太阳风是时刻存在的,所以极光也一直都在。但若想亲眼观察的话,还得等合适的季节和天气才行。那通常得是严寒的秋冬之夜。