新的研究結果表明，南極洲東部在3400 萬年前開始冰川化，而南極洲西部則不同，它保持無冰狀態的時間更長。這項研究強調了南極洲冰層對氣候變遷反應的地區差異。

MARUM-MeBo70 在阿蒙森海海底著陸的渲染圖。圖片來源：MARUM – 不萊梅大學海洋環境科學中心/Martin Künsting

近年來，全球暖化在南極冰原上留下了印記。南極洲”永恆”冰層的融化速度比以前想像的要快，尤其是在南極洲西部。阿爾弗雷德-魏格納研究所領導的國際研究小組現在發現，其根源可能在於冰川的形成：鑽孔岩心沉積物樣本結合複雜的氣候和冰蓋模型顯示，南極洲的永久冰川大約始於3400萬年前。然而，冰川作用並不像先前假設的那樣覆蓋整個南極大陸，而是局限於南極大陸的東部地區（東南極洲）。直到至少700 萬年後，冰才得以向南極西部海岸推進。

正如研究人員在著名的《科學》雜誌上所描述的那樣，新研究的結果表明，南極洲東部和西部對外界壓力的反應大不相同。

內松島灣的RV Polarstern 號。圖片來源：英國南極調查局/ R. La

大約3,400 萬年前，地球經歷了最根本的氣候轉變，至今仍影響著全球氣候狀況：從沒有或很少有大陸冰積聚的溫室世界轉變為有大片永久冰川地區的冰屋世界。在此期間，南極冰蓋逐漸形成。由於缺乏可靠的數據和主要地區的樣本，特別是南極洲西部的樣本，人們還不知道冰蓋是如何形成的，何時形成的，尤其是在哪裡形成的。

阿爾弗雷德-魏格納研究所（Alfred Wegener Institute）、亥姆霍茲極地與海洋研究中心（AWI）的研究人員與英國南極調查局、海德堡大學、諾森比亞大學（英國）和不來梅大學海洋環境科學中心（MARUM）的同事們一起，填補了這項知識空白。

討論海底鑽井平台MARUM-MeBo70 的鑽探過程。圖片來源：IODP / Thomas Ronge

研究人員利用MARUM-MeBo70 海底鑽機在南極洲西部阿蒙森海沿岸的松島冰川和斯韋特斯冰川近海位置取回了一個鑽芯，根據這個鑽芯，他們首次確定了冰雪南極大陸的早期歷史。令人驚訝的是，在南極冰川作用的第一個主要階段，該地區沒有發現任何冰存在的跡象。

領導研究小組的南極洲大學地質學家約翰-克萊格斯博士說：”這意味著，大規模、永久性的第一次冰川期一定是從南極洲東部的某個地方開始的。這是因為南極洲西部在第一次冰川最盛時期一直沒有冰。

松島灣一座巨大冰山前的RV Polarstern 號。圖片來源：阿爾弗雷德-魏格納研究所/Johann

為了更好地了解南極洲第一塊永久冰是在哪裡形成的，南極洲大氣研究所的古氣候建模人員將新獲得的數據與現有的氣溫和水溫數據以及冰的出現情況結合起來。

“模擬結果支持了地質學家的獨特岩芯結果，”AWI 的古氣候建模師Gerrit Lohmann 教授博士說。 “這完全改變了我們對第一次南極冰川期的認識”。

根據這項研究，只有在南極東部北維多利亞陸地的沿海地區才具備形成永久冰的基本氣候條件。在這裡，潮濕的氣團到達了強烈上升的橫貫南極山脈–這是形成永久積雪和隨後形成冰蓋的理想條件。冰蓋從這裡迅速擴展到南極東部腹地。

PS104_21-3 號岩心鑽探期間MARUM-MeBo70 控制室的場景。圖片來源：IODP / Thomas Ronge

然而，冰層到達南極洲西部還需要一段時間：”直到大約700 萬年後，冰層才有條件向南極洲西部海岸推進，”南極洲大氣研究所的古氣候建模人員漢娜-克納爾解釋說。 “我們的研究結果清楚地表明，在冰層推進到覆蓋南極洲西部之前，天氣必須變得多麼寒冷，而當時南極洲西部的許多地方已經低於海平面”。

調查也令人印象深刻地表明，南極冰原的兩個區域對外部影響和基本氣候變遷的反應是多麼不同。 Johann Klages 補充說：”即使是輕微的變暖，也足以導致南極洲西部的冰層再次融化，而這正是我們現在所處的位置。”

國際研究小組的發現對於理解從溫室氣候到當前冰室氣候的極端氣候轉變至關重要。重要的是，這項研究還提供了新的見解，使氣候模型能夠更準確地模擬永久冰川地區如何影響全球氣候動力學，即冰、海洋和大氣之間的相互作用。這一點至關重要，正如約翰-克拉茨所說：「特別是考慮到我們可能在不久的將來再次面臨如此根本性的氣候變遷」。

研究人員借助2017 年在南極洲西部的”Polarstern”號科考船PS104 考察期間取回的獨特鑽孔，填補了這一知識空白。不萊梅MARUM 公司開發的MARUM-MeBo70 鑽孔機是首次在南極洲使用。南極西部松島冰川和斯維斯冰川附近的海底非常堅硬，以前無法使用傳統鑽探方法鑽探到深層沉積物。 MARUM-MeBo70 有一個旋轉刀頭，因此可以鑽入海床約10 公尺並取回樣本。

編譯自/ ScitechDaily