30年後，我們的後代將會問「什麼是冰川」？

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最近一兩年的旅遊圈，新進火起來的一個項目叫做「冰川遊」。不少人都躍躍欲試，期待著能夠到極地一睹冰川的風采，但在那些美麗的風景照背後，你是否知道：30年後，冰川可能就會消融不見。

每個人都在螢幕裡見過北極熊的艱難處境——它們在越來越單薄的冰川上跋涉，尋找食物，而融化的冰面導致它們的捕獵無所施展，最終只能甩掉身上的海水，拖著空肚子前行。這是真實的一幕，但也是北極被人類排除在現實之外的體現。它似乎只存在於紀錄片、螢幕、動物保護者的演講中。

除了在旅遊旺季偶爾想到世界上還有北極這個地方，不少人類已經將它遺忘。大多數時候，距離遙遠的北極好像是地球之外的一個風景區，似乎「北極熊滅絕」就是冰川消失帶來的最嚴重後果，它對人類的生活並沒有什麼影響。然而事實遠非如此。

如今，北極冰體的覆蓋區域正不斷銳減，其速度遠超公眾的想像。自1970年開始從事極地考察工作的彼得·沃德姆斯、《最後的冰川》一書的作者提出，按照現在的速率，30年後北極就會不存在冰體，如果這個情況發生，對所有生活在地球上的人來說都是一場災難。對於這一說法以及誰是「罪魁禍首」，科學界仍存有爭議，但真正的問題是，面對冰川，我們能做些什麼？如果這是真的，我們能避免這個情況發生嗎？要回答這些擔憂，我們首先要能真正「看到」冰川，而非只是將它們作為新奇的旅遊景點。真正的了解和關注是珍貴的第一步，這也是我們閱讀《最後的冰川》的意義所在。

本文整合 | 宮子

原作者：（英）彼得·沃德姆斯

翻譯：李果

冰川如何形成？

冰川的作用與海冰消退的惡果

火是文明之源，而水則是生命之源。

至於水的另一種形態，冰，也是如此。2003年，天文學家正是通過火星地表的冰川沖刷痕跡確定了她曾擁有水源，因而極有可能存在過生命。當地球在幾十年後衰亡時，這些也極有可能成為我們證明生命曾存在過的唯一痕跡。在過去的無數個世紀裡，冰川都是支撐著我們生存的一部分——這指的不是在北極開展的天然氣開採或能源掠奪——它在遠離社會的遠端影響著我們每天接觸的空氣、水、溫度以及太陽輻射等等。要理解這些作用，首先得解釋一下冰川的物理機制和形成過程。

從物理的角度上來講，冰川的形成要比普通的冰山或我們在冬天見到的冰錐更困難。雖然它們都由水分子構成，但在液態情況下，水分子是一個近乎正四面體的幾何結構：一個O原子，兩個H原子，外加一對H-O的共價鍵和一對非共價電子對。在水從液態變成固態的時候，它在不同方向上的性質發生了變化。（1935年，化學家萊納斯···鮑林觀察到了冰的分子結構）我們可以這樣理解：水分子的那些共價鍵中，H-O是橫向的，而另外兩個非共價電子對則是縱向的，在水形成冰的時候，更多的H原子和O原子加入了這個組織，對它們來說，直接搭建在兩個非共價鍵上要比自己重新形成一個新的H-O共價鍵要方便許多。於是，它們就沿著縱向的方向增生，猶如一個不斷搭建的蜂巢。冰總是優先朝著縱向增長，也是這個原理。

而如果我們把目光從分子的內部結構移出，想像海洋的話，也會理解海冰為何更難形成，它在平面上也遭遇著不同的對流。彼得·沃德姆斯在書中做了一個比喻，「就像繁忙火車站內的一群人試圖聚到一起說話，但又不斷被湧入的人群分開」，總是有不同溫度、不同密度的水流影響著晶體的形成，而海水的密度又和淡水不一樣，內部的水層運動更複雜，不存在可以達到最大密度的溫度，所以一片海冰的形成時間要更久。正是如此，在水變成冰、冰融化成水的過程中，會面臨晶體的重組和分子鍵的斷裂，因而冰具有了一個非常重要的屬性：融合潛熱（latent heat of fusion）。潛熱指的是把1KG冰融化掉所需要的熱量，「如果把兩口鍋一起放在室溫中的爐子上，並提供同等熱量，則當一口鍋中20℃的水開始沸騰時，另一口鍋中的冰恰好完全融化」。

《最後的冰川》

作者：（英）彼得·沃德姆斯

譯者：李果

版本：上海文藝出版社 2018年9月

潛熱作用讓北極的冰川成為了氣候變化的緩衝器。盛夏的時候，只要海冰沒有完全融化，它就能將附近水域的溫度保持在0℃左右，同時也讓周圍的空氣保持在0℃左右。至於為什麼我們總是提到北極的冰川而不提南極，畢竟後者溫度更低冰區也更廣闊，因為首先後者是一片大陸而非海冰，它距離各大陸的距離也稍遠，而且南極的洋流循環也遠不如北極那樣活躍。

2012年7月，格陵蘭島的極端融化事件。衛星監測到的整個區域都處於融化之中。

如果這個「氣候緩衝器」消失，它將會帶來一系列的影響。包括冰面反射率、雪線撤退、水蒸氣反饋、冰蓋消融、北極河流反饋、炭黑反饋、海洋酸化和甲烷釋放等等。其中能最直接影響到我們的莫過於冰面反射率的下降和甲烷釋放的爆發，前者已經在當下有所體現，從2007年的開放海域中，我們能看到地球熱量的上升幅度，同時異樣氣象，包括颱風、低溫急流等現象也不斷增多（雖然在科學界，急流與北極海冰消退是否有直接關係依舊在論證當中），如果這個狀況持續下去，未來將會有更多的人遭遇輻射，我們只能寄希望於兩件事情：要麼挽救冰川，要麼發展出足以應對任何極端變化的科學手段。但就目前來看，二者都不令人樂觀。

北冰洋的融洞。

「亡羊補牢」

誰是「罪魁禍首」，我們又能做什麼？

在今天，依然有不少人在為「溫室效應」和碳排放辯護，在他們看來環境學家完全誇大了「溫室效應」的負面影響，他們還根據古代地球的氣候變化推測出我們正處於下一個冰河期之前，屆時地球的溫度將會驟降，「溫室效應」能夠提高地球溫度，避免我們陷入可能滅絕的冰河期。

這是個非常天真的想法，可並不能說完全沒有道理。根據守恆定律，地球發出的輻射量等於它從太陽那裡接受到的輻射量，因此它的溫度應該保持在一個穩定的數值上。研究人員通過地球與太陽的距離、輻射強度、表面積、輻射頻率等數值計算出，我們的地球如果是一個光禿禿的、沒有大氣層的行星的話，它的恆定溫度T應該是零下18℃。這明顯不是一個適合生命居住的地方，因此，「溫室效應」幾乎就是我們生命的搖籃，它允許太陽輻射進入，同時又防止輻射外泄，把溫暖的空氣留在了地球上。但問題是，我們忽視了一點，輻射或許是守恆的，「溫室效應」卻不是，最危險的溫室氣體——二氧化碳只會在地球上增多，不會減少，換句話說，它們永遠不會消失，只會以不同形式寄居於地球上，讓整個星球越來越熱。聽起來有點像那個泛濫的後現代概念：熵。它的負面作用在19世紀最為明顯，工業時代的人們顯然不知道燒煤會給大氣帶去如此惡劣的影響，在書中，沃德姆斯描述了二氧化碳的陰魂不散：

它會在大氣中陰魂不散這種惡劣性質直到不久前才被人們認清。燃燒化石燃料產生的氣體並非會以純粹惰性的狀態保持在大氣中。事實上這些氣體十分活躍，並且會參與到名為碳循環的複雜反應中……二氧化碳會被海洋吸收，但也會隨著溫度和洋流的改變而重新釋放。實際上，從環境中去除二氧化碳的為一般辦法就是將其製成的材料永久埋入地球內部。

「北極死亡螺旋」，從圖中可以看到不斷減少的冰體容量。

這段話聽起來就是無解的惡性循環——海冰消退導致海水溫度改變，溫度改變後的海水釋放出二氧化碳，二氧化碳讓氣溫升高，高溫的大氣又反過來加速了海冰的消退。光是二氧化碳這一種天然產生的氣體就讓我們如此頭疼，更不用說從冷氣機製冷劑裡大量排放的氟和比二氧化碳後果更嚴重的氣體甲烷了。在《最後的冰川》中，作者甚至把這一點列為最嚴重後果。而且與從全球各地釋放的二氧化碳不同，甲烷的釋放與北極地區關係更加密切。那麼，這些大量釋放的甲烷從何而來？

它們來自於人類文明之前。地球上曾經存在過漫長的冰河期與凍土時代，它們隨著沉降過程變成了海底的沉積物，其中便含有大量以水合物形式存在的甲烷，它類似冰塊卻可以燃燒——也就是我們常說的可燃冰與天然氣，各個國家都在瘋狂開採的新能源。（這也是環境保護髮展舉步維艱的原因，當它與能源問題發生衝突時，沒有哪個政府會站在地球保護的立場上）

當然，如果只是開採和使用天然氣，它當然是個理想的好能源，天然氣會在燃燒的過程中把甲烷轉化成二氧化碳，後者的溫室效應程度只有前者的1/23，但是，如果它沒有經過燃燒而是直接被釋放出來，後果則截然不同。我們只能期待石油行業在開採的過程中小心翼翼，用絕對環保的方式開採這些地下沉積物，讓甲烷直接進入管道而不是海水或大氣——但有多少鑽井平台能執行這種標準，實在令人質疑。

這些永久凍土的沉積物很大一部分都潛藏在北極附近的海域，海冰消失導致的一個後果就是海水溫度上升，水壓和洋流發生變化，於是那些本來應該沉睡在海底、只有鑽井才能開採出來的甲烷進入了自然釋放的階段。根據數據統計，目前這些沉睡在深海的永久凍土大概有1900萬平方公里，自上世紀八十年代以來，地球的溫度其實隻提高了3℃，但這足以解凍百億噸的甲烷，目前起碼有500億噸的甲烷進入了大氣，而按照現在的速率推算的話，到2040年，這個數字將會變成1.4~1.7萬噸。到時，冰川消失帶來的連鎖影響會呈現出來：氣溫升高，異常氣象增多，饑荒等等。

海冰底部的甲烷氣泡。

冰川消融的後果和甲烷的危害性逐漸引起了各個國家的重視。人們也想做一些事情來改變現狀，1990年，有著化學領域背景的英國首相撒切爾成立了氣候研究和預測中心，開始重視極地的保護並在聯合國上呼籲全球合作，2015年，人們達成了《巴黎協定》，各國都承諾自己將會完成減排任務，這無疑是全球化的一個理想方向（然而在2017年6月1日，美國總統川普宣布退出了這項協定）。起碼人們已經開始重視這項問題。雖然，「節能減排」的實際效果並不是那麼理想，即使每個國家都真正完成了協定中的減排任務，也只是緩解「溫室效應」增強的步伐，它頂多只能減緩升溫的速度，卻無法阻止溫度上升，更不可能彌補我們過去造成的損害。

畢竟，二氧化碳不會從地球上消失。如果真的想要挽救冰川和大氣，修復地球遭遇的破壞，還是要藉助先進的、大規模的科學手段。目前人們已經在討論的方法有很多種，包括雲層增亮手段——向低空雲層注射水粒子噴霧從而將其「增白」，從而增加雲層的反射率，或者氣溶膠——向雲層注射固體顆粒，形成氣溶膠，提高大氣層的反射率並抵消二氧化碳形成的溫室效應，以及藉助生物的碳捕捉技術——通過植物造林和培養海藻來清除大氣中的二氧化碳。

史蒂芬·索爾特設想的海上雲層增量噴霧船。它們將被用作向雲層注射水粒子的基地。其動力由3個弗萊特納轉子提供。

聽起來生物手段最理想，但它也最緩慢，並且對吸收二氧化碳而言只是杯水車薪，更不用說在太空擁擠的當下人們找不出那麼多太空來種植森林。化學手段如果實現的話可以立刻改變現狀，但它需要政府投資上百億美元，還需要驗證每一個環節是否會產生其他影響，例如有害物質、是否影響降雨量、各地區大氣層的特殊條件等等。另外，從技術研發到實驗再到大規模普及，這依舊是個極為緩慢的過程。

對於未來，我們可以樂觀地認為，不管海冰們還是否存在，與時俱進的科技都會幫助我們應對環境的變化，也可以悲觀地祈禱——畢竟想要拯救這些破碎的浮冰，就像想讓不同社會系統、不同國家的人達成共識一樣困難。

本文為獨家原創內容。文章整合撰文自《最後的冰川》，作者：（英）彼得·沃德姆斯 ；翻譯：李果 ；版本：上海文藝出版社 2018年9月，由出版方授權刊發。整合：宮子；編輯：走走。未經新京報或出版社授權不得轉載，歡迎轉發至朋友圈。

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