人類的北極科考之路：探索北極這一神秘領(lǐng)域

前不久，《自然》雜志公布了2020年度十大科學(xué)人物，其中七位和今年這場(chǎng)新冠疫情大流行有關(guān)。不過(guò)，疫情的話題我們聊的其實(shí)有點(diǎn)多了，我們這次換一個(gè)話題，聊一個(gè)非常冷僻，而且確實(shí)非常冷的話題——北極科考。這十大科學(xué)人物之一的一位女性科學(xué)家維雷納·莫哈普（Verena Mohaup），作為一項(xiàng)國(guó)際北極科考任務(wù)的德國(guó)后勤負(fù)責(zé)人，在科考船凍在海冰中的一整年時(shí)間里，努力保障了約300名研究人員面對(duì)極端天氣、北極熊、漫漫長(zhǎng)夜等極端氣候下的人身安全和心理健康。

難以想象，這名女科學(xué)家和她的團(tuán)隊(duì)要付出多大的努力和智慧，才能保障這樣一艘科考船和全體科考船員平安歸來(lái)。對(duì)于大多數(shù)國(guó)人而言，極地都是一個(gè)可以忽略的存在。就在我們熱衷討論究竟是北方冷還是南方冷的時(shí)候，我們可能更會(huì)好奇，為什么好端端一群科學(xué)家要把自己送到北極點(diǎn)，在浮冰里凍上一整年？可能熱衷冒險(xiǎn)的朋友們甚至都會(huì)有點(diǎn)躍躍欲試，想問(wèn)問(wèn)去北極的旅游路線多少錢(qián)了。去往北極的旅游線路是沒(méi)有的，但這不妨礙我們一同跟隨這艘科考船和莫哈普的故事，來(lái)展開(kāi)一次線上的極地探險(xiǎn)，看下他們到底會(huì)遇到怎樣的情況，要做哪些事情，并找尋哪些答案。

北極：一個(gè)不歡迎人類的大冰原

在有關(guān)極地科考的新聞里，我們通常聽(tīng)到的大多是南極科考的項(xiàng)目，不止是因?yàn)槟蠘O有可愛(ài)的企鵝而北極只有兇猛的北極熊，而是因?yàn)槟蠘O是比北極更容易抵達(dá)和進(jìn)行科考的地區(qū)。要知道我們?cè)谀蠘O大陸就有五個(gè)科考站，而我們?cè)诒睒O地區(qū)則只有一個(gè)科考站——黃河站，建在在北極圈內(nèi)的斯瓦巴爾群島當(dāng)中最大的西斯劈刺卑爾根島上。根據(jù)1925年中國(guó)當(dāng)時(shí)的北洋政府和其他28國(guó)簽署的《斯瓦爾巴條約》，中國(guó)在斯瓦巴爾群島上也擁有同其他簽約國(guó)一樣的科研、通行、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)等權(quán)利，也就是這里相當(dāng)于中國(guó)的一塊北極“飛地”。

另一個(gè)有趣的知識(shí)點(diǎn)是，挪威政府在這座島上建有一個(gè)全世界最大植物種子庫(kù)，在這個(gè)種子庫(kù)中儲(chǔ)藏著地球上450萬(wàn)種種子樣本，防止環(huán)境變化或一旦發(fā)生毀滅性災(zāi)難導(dǎo)致這些物種滅絕，確保人類食物的多樣性。就整個(gè)北極地區(qū)而言，它包括了北極圈以北的廣大區(qū)域，涵蓋極區(qū)北冰洋、邊緣陸地海岸帶及島嶼、北極苔原和最外側(cè)的泰加林帶，總面積有2100萬(wàn)平方千米。

北極地區(qū)也有春夏秋冬之分，但像是被折疊一樣，冬季占了一半，春秋、夏季各只有兩個(gè)月。在短暫的7-8月的夏季，在北極圈附近的廣袤荒野可以看到蔥蔥郁郁的植被和忙著繁衍后代的動(dòng)物，豐富的食物鏈保證了這些動(dòng)物在夏季獲得足以挨過(guò)漫長(zhǎng)冬季的營(yíng)養(yǎng)和脂肪，北極熊是站在食物鏈頂端的那個(gè)仔。而在北冰洋下面，也生活著各種魚(yú)類、海豹、海象和鯨魚(yú)。

其實(shí)在北極圈附近已經(jīng)遍布人類的足跡，最廣為人知的就是這里的原住民因紐特人，他們與北極的生態(tài)環(huán)境保持著脆弱的平衡，但是隨著工業(yè)革命的進(jìn)行，更多的開(kāi)拓者來(lái)這里發(fā)現(xiàn)了煤炭、石油和動(dòng)物皮毛，將北極圈內(nèi)變成一個(gè)熱鬧的地方。實(shí)際上，北極并不歡迎人類。每年只有包括科考人員在內(nèi)的1000多人登上北極冰原，而南極大陸每年有2萬(wàn)人。

覆蓋在北冰洋上面的則是一塊巨大的海冰，漫長(zhǎng)的冬季里會(huì)處在極夜的黑暗中，溫度低至零下三十到五十?dāng)z氏度，冰封千里，形成一個(gè)約有1000～1100萬(wàn)平方千米的巨大冰蓋，而到夏季則約有749～800萬(wàn)平方千米，從覆蓋海洋總面積的73%縮減到23%。海冰處在不斷的運(yùn)動(dòng)和漂移過(guò)程中，漂落到北冰洋中的浮冰山會(huì)對(duì)過(guò)往的船只造成巨大的威脅。1912年的著名的“泰坦尼克號(hào)”首航，就是不幸地撞到了一塊冰山而沉沒(méi)。

如果要在北極冰蓋進(jìn)行科學(xué)考察，那就根本無(wú)法在冰原上建立任何固定的科考點(diǎn)，而是只能用直升飛機(jī)或科考破冰船的方式深入到極地中心。一般來(lái)說(shuō)，北極科考通常是在春夏季節(jié)進(jìn)行，而且更容易深入到冰蓋中心，但是一次可是一下呆一年，而且要在冬天把自己凍在北極的浮冰里，這確實(shí)是一次大膽的冒險(xiǎn)。

MOSAiC：一場(chǎng)389天的極地冰凍科考

去年9月，在俄羅斯破冰船“費(fèi)德諾夫院士”號(hào)的護(hù)送下，德國(guó)的科考破冰船“極星號(hào)”，從挪威的特羅姆索港起航，途徑斯瓦爾巴特群島，深入到海冰深處，然后關(guān)機(jī)拋錨，與一個(gè)巨大的浮冰凍在一起。由此“北極氣候多學(xué)科漂流冰站觀測(cè)計(jì)劃”（英文首字母縮寫(xiě)為MOSAiC）正式拉開(kāi)序幕。

MOSAiC的計(jì)劃是將船拋錨在北緯85°的一塊海冰上，在北冰洋隨著浮冰漂流一年，從2019年9月至2020年10月。這一計(jì)劃成為人類有史以來(lái)規(guī)模最大的國(guó)際聯(lián)合北極科學(xué)考察項(xiàng)目，總共有17個(gè)不同國(guó)家的600名專家參與，其中“極星號(hào)”上的常駐人員有300人，通過(guò)飛機(jī)進(jìn)行物資的補(bǔ)充和人員的替換。

在科考啟動(dòng)儀式上，MOSAiC首席科學(xué)家、德國(guó)阿爾弗雷德·韋格納研究所的馬庫(kù)斯·雷克斯（Markus Rex）表示，這次計(jì)劃是首次在冬季測(cè)量北極中央?yún)^(qū)域的氣候變化過(guò)程，可以首次全面了解整個(gè)北極區(qū)域的氣候變化，并在氣候模型中予以準(zhǔn)確表達(dá)。也就是說(shuō)，在科考船隨冰漂流的一年中，科學(xué)家們要通過(guò)實(shí)地觀測(cè)來(lái)獲取北極氣候變化的數(shù)據(jù)，特別是冬季的數(shù)據(jù)，來(lái)預(yù)測(cè)氣候變暖對(duì)北極的影響。

根據(jù)《自然》雜志的介紹，維雷納·莫哈普是德國(guó)阿爾弗雷德·魏格納研究所的女科學(xué)家，職務(wù)則是MOSAiC計(jì)劃的后勤負(fù)責(zé)人，主要工作就是保障其他科研人員能夠安心、安全做科研。實(shí)際上，這一工作并不輕松。在北極冰蓋的極端條件下，科考人員要面臨長(zhǎng)達(dá)半年的極夜時(shí)間，忍受零下幾十度的極端低溫，在外出科考的時(shí)候，還可能受到北極熊襲擊的威脅。但凡其中出現(xiàn)一絲紕漏，都有可能造成科研人員的生命危險(xiǎn)或身體凍傷。

為保證人們的人身安全，莫哈普在科考船出發(fā)前，就為所有的科學(xué)家設(shè)計(jì)了安全培訓(xùn)課程，并且在挪威進(jìn)行了實(shí)際授課，教人們?nèi)绾未┲壬绿＃揽勘F從海灣里逃出。此外，還有像模擬從墜毀的直升機(jī)中逃生等訓(xùn)練。在極地考察中，莫哈普還有一項(xiàng)職責(zé)就是保障外出考察者的安全。根據(jù)《自然》雜志的采訪，有一次莫哈普和她的同事被困在一塊浮冰上，而一只北極熊在10米開(kāi)外準(zhǔn)備發(fā)動(dòng)襲擊。幸好他們備有信號(hào)彈和無(wú)線電，及時(shí)向“極星號(hào)”發(fā)出求助信號(hào)，直到直升機(jī)趕到，他們獲救，莫哈普才避免射殺這只北極熊。

除了生存問(wèn)題，莫哈普和團(tuán)隊(duì)還需要幫助科考隊(duì)員解決心理問(wèn)題。長(zhǎng)期孤寂的科考生活和單調(diào)的極地環(huán)境，會(huì)使人們情緒容易低落、抑郁。為了讓科考隊(duì)保持高昂的情緒，莫哈普安排了許多娛樂(lè)活動(dòng)。她組織科學(xué)家們?cè)诒匣?、遠(yuǎn)足、踢足球，生篝火、建冰屋，還在圣誕老人的故鄉(xiāng)慶祝了圣誕節(jié)和新年。

根據(jù)一位中國(guó)科考隊(duì)員的記錄，科考船上也有很多難得的樂(lè)趣。比如在船尾的防熊崗哨上寫(xiě)著“歡迎進(jìn)入MOSAiC馬戲團(tuán)，祝玩得開(kāi)心”。這句話的意思是如果你從崗哨看下去，就可以看到冰面上有不同的科學(xué)家在分組進(jìn)行的科研工作，像監(jiān)控雪坑、安裝設(shè)備、放飛探空氣球、駕駛雪地摩托等。幽默才是一種化解孤寂生活的最好方式。正是因?yàn)槟占捌鋱F(tuán)隊(duì)的一系列工作，在長(zhǎng)達(dá)一年的時(shí)間里，MOSAiC計(jì)劃順利進(jìn)行，過(guò)程中只出現(xiàn)了一起嚴(yán)重的凍傷病例，而其他的科研人員都平安完成了任務(wù)，順利返航。

“無(wú)冰北極”：肉眼可見(jiàn)的北冰洋消失

根據(jù)資料介紹，人類其實(shí)早已在北極展開(kāi)過(guò)這種野外漂流。在19世紀(jì)晚期，挪威探險(xiǎn)家弗里德約夫·南森曾開(kāi)創(chuàng)性地嘗試過(guò)三年的野外漂流工作，試圖抵達(dá)北極點(diǎn)。前蘇聯(lián)科學(xué)家也從上世紀(jì)30年代嘗試在北冰洋的浮冰上設(shè)置觀測(cè)基地。最近的一次北極漂流考察則已經(jīng)是上世紀(jì)90年代末。現(xiàn)在，由于冬季冰層厚度縮減，海冰破碎、移動(dòng)等不穩(wěn)定因素導(dǎo)致危險(xiǎn)系數(shù)增加，建立漂流觀測(cè)站工作已經(jīng)停止，而且過(guò)去的20年，海冰狀況出現(xiàn)了顯著變化，過(guò)去的數(shù)據(jù)已經(jīng)不能說(shuō)明顯著北極海冰的狀況，科學(xué)家也無(wú)法描述近幾十年來(lái)氣候變化過(guò)程中隨之發(fā)生的海冰物理過(guò)程變化。

因此，這一次MOSAiC的目標(biāo)，就是獲取關(guān)于大氣、海洋和海冰相互作用及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，以便更好地了解北極氣候的變化及其在全球范圍內(nèi)的作用。MOSAiC主要是要收集大氣、海冰、海洋、生態(tài)系統(tǒng)和生物地球化學(xué)循環(huán)五個(gè)學(xué)科的數(shù)據(jù)，以增進(jìn)對(duì)氣候系統(tǒng)各組成部分相互作用的了解。此外，科考隊(duì)擁有最先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備，以及世界各地北極科學(xué)的著名專家和最完善的后勤保障，以及1000萬(wàn)歐元的數(shù)據(jù)研究資金，為此次人類了解北極的近況提供了最全面的機(jī)會(huì)。

在返航后召開(kāi)的新聞發(fā)布會(huì)上，科考負(fù)責(zé)人馬庫(kù)斯·雷克斯說(shuō)：“在返回之前，科學(xué)家們親眼目睹了全球變暖對(duì)北極冰層的巨大影響。我們目睹了北冰洋是如何消亡的，當(dāng)我們透過(guò)船窗向外看，或者走在脆弱的冰面上時(shí)，都會(huì)看到這一過(guò)程?！?span style="text-indent:2em;">據(jù)研究，目前北極變暖的速度是全球其他地區(qū)的兩倍，這導(dǎo)致海冰迅速消失。如果人類不積極應(yīng)對(duì)全球變暖，那么夏季的北極將變成“無(wú)冰北極”。

現(xiàn)在，北極地區(qū)被看作“氣候變化的震中”，MOSAiC觀測(cè)到的2019年冬天的溫度幾乎比125年弗里德約夫·南森開(kāi)創(chuàng)性的北極探險(xiǎn)中體驗(yàn)到的溫度高出近10度。目前，從北極地區(qū)帶回來(lái)的100TB的數(shù)據(jù)和1000多個(gè)冰樣本正在陸續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析當(dāng)中。長(zhǎng)達(dá)一年的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)將會(huì)顯示北極氣候的變化及其在全球范圍內(nèi)的作用，或者對(duì)中高緯度地區(qū)天氣和氣候的影響。

根據(jù)資料的介紹，這一次科考的數(shù)據(jù)將會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，供所有參與者和對(duì)本次考察有貢獻(xiàn)的研究人員使用，而等所有數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制后，將在2023年前向公眾開(kāi)放?？茖W(xué)分析和氣候模擬一旦完成，將為公眾重新認(rèn)識(shí)全球，尤其是北極氣候變化的整體狀況提供依據(jù)。對(duì)于參加這場(chǎng)科考的隊(duì)員來(lái)說(shuō)，有一個(gè)非常直觀的認(rèn)識(shí)，那就是去年北極的冰層異常的薄。

有些科考隊(duì)員站在冰層上會(huì)體驗(yàn)到一個(gè)“神奇”時(shí)刻，那就是“如果你集中精神，你能感覺(jué)到它在移動(dòng)”。對(duì)于我們這些身處溫暖緯度的人們來(lái)說(shuō)，這確實(shí)不是一個(gè)非常好的信號(hào)。冬天調(diào)低下暖氣溫度、夏天調(diào)高下空調(diào)，可能是我們能夠“問(wèn)候”北冰洋的最好方式了。

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