别小看姿势！地球“斜身转”可能加剧南极消融

随着二氧化碳排放量的增加，加剧全球变暖趋势，南极洲的冰层将更容易受到地球活动的影响，尤其是地球斜着身子旋转。新研究发现在过去的3000万年，南极洲冰原对地球斜身旋转角度的反应最为强烈。向海洋延伸时，南极洲冰原与洋流发生交互。洋流带来了暖水，侵袭冰原边缘，进一步加快了冰原融化。如果人类不加紧控制温室气体排放，当下个世纪的大气二氧化碳浓度达到科学家的预测值，地球斜身旋转对南极冰层的影响将达到峰值。

研究人员在1月14日发表于《自然-地球科学》的论文中指出。随着大气中的二氧化碳浓度超过400ppm，气候对地球的倾斜或者倾角将更为敏感。研究论文合著者、威斯康星大学麦迪逊分校古气候学家斯蒂芬·梅耶斯表示：“大气中的二氧化碳数量至关重要。”研究指出二氧化碳浓度过高和倾角过大将对覆盖南极洲的数公里厚冰层造成破坏性影响。

1500万年前，大气中的二氧化碳浓度在400到600ppm之间，南极洲几乎没有海冰踪影（左），现在则被海冰环绕（右）。不幸的是，气候变化威胁南极洲海冰的存在

梅耶斯表示地球斜轴将在4万年时间里像摇椅一样来回摆动。当前的倾角在23.4度左右，未来的最小倾角可达到22.1度，最大可达到24.5度。倾角不仅影响阳光抵达地球的时间和位置，同时也影响地球的气候。

为了重建地球倾角影响南极洲冰层的历史，梅耶斯和同事参考了有关地球过去气候的一系列资料。其中一个因素是来自洋底，由单细胞生物底栖有孔虫留下的碳酸钙。这种生物会在身体周围形成一个碳酸钙壳。在全球海洋和大气的化学记录中，科学家都发现碳酸钙的踪迹。

南极洲的一条冰川发生断裂

南极洲周围的沉积物记录为气候变化史提供了另一个原始资料。论文合著者、惠灵顿维多利亚大学的古气候学家理查德·利维致力于这方面的研究。通过洋底采样，科学家获取了这些沉积物。以冰川为例，它们会在所在地区留下独特的泥沙和石块混合物。梅耶斯表示沉积物记录为他们描绘了一幅详细图画，展示冰原过去的面貌。不过，沉积物记录中存在一些空白。

借助碳酸钙和沉积物记录，研究人员拼接出南极洲3400万年前到500万年前的历史。利维表示南极洲的第一个大冰原形成于2400万年前。直到300万年前，南极洲的全年海冰才成为常态，当时的二氧化碳浓度不到400ppm。

布满裂缝的南极洲派恩岛冰川

3400万年前到2500万年前，大气中的二氧化碳浓度达到600到800ppm，南极洲的绝大多数冰层栖息在陆地上，而不是与海洋交汇。2450万年前到1400万年前，大气中的二氧化碳浓度降至400到600ppm，冰原更频繁地向海洋进发，但漂浮海冰数量并不多。当时，地球气候对斜轴非常敏感。

1300万年前到500万年前，大气中的二氧化碳浓度再度下降，最低时只有200ppm。漂浮海冰更为常见，冬季时在开阔海域上方形成一个壳，夏季时也只是略微变薄。这段期间，南极冰层对地球倾角的敏感度下降。

南极洲的派恩岛冰川

利维在接受《生活科学》杂志采访时指出，他们尚不清楚对地球倾角敏感度的这种变化如何发生，但原因可能与南极冰层与海洋的交互有关。在地球倾角较大时，极地地区较为温暖，赤道和两极之间不会出现极端温差。这会改变风和洋流模式——主要由这种温差驱动——最终增加进入南极洲边缘的暖海水流。

在南极冰层几乎全部栖息在陆地上时，暖水流不会接触到冰层。但当冰原向洋底进发，与洋流接触，暖水流便会产生巨大影响。漂浮海冰似乎阻挡住某些暖流，进而延缓冰原的消融趋势。但当大气中的二氧化碳浓度达到足以融化漂浮海冰的程度，暖水流便会畅通无阻。2450万年前到1400万年前，地球倾角的变化对南极冰层的影响最大。

南极半岛亚历山大岛的斯特卡托峰。复杂的天气和降雪导致科学家很难评估当地冰层的损益

令科学家感到担忧的是，南极洲可能重蹈历史覆辙。2016年，地球大气中的二氧化碳浓度超过400ppm。利维表示上一次超过400ppm时，南极洲的全年海冰消失。如果继续当前的温室气体排放量，南极海冰将进一步消融。“我们将退回到一个几百万年来从未有过的时代。当前的地球倾角较大，南极洲的脆弱海冰面临挑战。南极洲边缘的海水升温将进一步放大这种影响。”

1月14日，另一支研究小组报告称南极冰层消融速度已达到几十年前的6倍。研究人员发现1979年至1990年南极大陆每年损失大约400亿吨冰，2009年至2017年每年损失2520亿吨冰。利维表示：“南极海冰非常重要。我们需要加大努力并采取一系列措施，以实现减排目标。”

来源：漫步宇宙