形態各異的冰：地球就曾經是一個「大雪球」

地球上有許多種冰的形態，你都了解嗎？

　　新浪科技訊 北京時間2月15日消息，據國外媒體報道，我們可以在世界各地發現各種各樣形態的冰。冰不僅僅是水被冷凍的結果，各種形態的冰可以告訴我們其所處環境的故事，包括它們如何隨季節變化並顯示地球氣候變化趨勢。

　　科學家研究了從冰蓋、冰川等大型冰層結構深處採集的樣品，揭示了當地氣候在數百年時間裡的變化，並幫助預測了未來的氣候變化趨勢。接下來，就讓我們來了解世界各地不同類型的冰，以及用來描述它們的術語。

　　冰川

在加拿大不列顛哥倫比亞省，一條來自Andrei冰原的冰瀑流入Hoodoo冰川

　　根據美國國家冰雪數據中心（National Snow and Ice Data Center，簡稱NSIDC）的介紹，冰川是陸地上的大型淡水冰體，來源於積雪，最終由於自身過於沉重而被壓縮成冰。冰川的範圍從一個足球場（長度110米左右）到數百公里不等，在每個大陸都有分布。

　　從本質上來說，冰川其實是較小的冰帽和冰蓋，它們都是規模龐大的冰體，可以緩慢地穿過地表景觀，無論其下方是什麼。本傑明·愛德華茲（Benjamin Edwards）是美國賓夕法尼亞州狄金森學院的火山學家，主要研究冰川和火山的相互作用，他表示，這些緩慢移動的巨大冰體可以橫越整個山脈甚至活火山。

　　冰川會在與海洋相遇的地方停止生長，較溫暖的鹹水融化了淡水冰體的邊緣。賈斯汀·伯頓（Justin Burton）是美國喬治亞州埃默里學院的物理學家，主要研究冰川消失的物理學機制。他表示，海水溫度的不斷升高加快了冰川和其他冰體（比如海洋中的冰山或海洋邊緣的冰架）的融化速度。冰川是指示氣候變化的最佳指標之一，因為它們在短短几天的時間尺度內就會經歷可見的變化。

　　冰山

在格陵蘭東南部的Amitsoq島附近，可以看到從格陵蘭冰蓋（遠端）東端斷裂下來的冰山 圖4

　　根據美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的介紹，冰山是海洋中漂浮的大塊冰體，它們從冰川、冰蓋或冰架上斷裂並落入海洋。一塊浮冰如果要成為冰山，其海平面以上的高度要在4.9米以上，厚度在30到50米之間，覆蓋面積至少為500平方米。

　　根據美國國家冰雪數據中心的介紹，因為太小而不能歸為冰山的浮冰會被賦予更加豐富多彩的名稱。例如，「冰山塊」（bergy bit）通常是指從冰山上碎裂、寬度不到5米的冰塊；「小漂冰」（growler）要更小一些，大約與一輛皮卡車相當；「碎冰」（brash ice）就更小了，通常寬度在2米以下。

　　冰山不一定要像山峰一樣，有時也可以呈平板狀，這表明它是從冰架邊緣斷裂的。在北極還有「冰層島嶼」（ice islands），這些巨大的矩形冰體通常具有平坦的頂部，與側面幾乎垂直。

　　冰蓋

　　冰蓋是世界上最大的冰體形態，指的是覆蓋了超過5萬平方公里陸地的連續冰川。地球上只有3個冰蓋，分別是格陵蘭冰蓋、東南極冰蓋和西南極冰蓋。在末次冰期，冰蓋還曾經覆蓋了北美洲、南美洲和歐洲北部的大片地區。

　　據美國國家冰雪數據中心介紹，目前地球上超過99%的淡水都被保存在格陵蘭島和南極洲的冰蓋中。科學家估計，如果格陵蘭島的冰蓋融化，海平面將上升大約6米；而如果南極洲的兩個冰蓋融化，海平面將上升約60米。不過，這些冰蓋的融化需要數百年的時間。

　　過去幾十年里，南極洲的部分冰蓋正在逐漸融化。本傑明·愛德華茲表示，儘管看起來只有相對少量的冰蓋融化，但已經足以導致大陸的升高，就像末次冰期末段的冰島一樣。當時，冰島經歷了一段火山活動增加的時期，可能正是由於地殼在冰體重壓減輕之後的反彈。同樣的情況也可能出現在西南極洲，「不過我們還沒有真正了解這一區域，因此也不能確定，」愛德華茲說道。

　　冰帽和冰原

從威爾士親王冰原的西部邊緣流下的冰川。該冰原位於加拿大努納武特的埃爾斯米爾島中東部

　　冰帽是一種巨型的圓頂狀冰體，覆蓋少於5萬平方公里的陸地面積（超過5萬平方公里的稱為冰蓋）。這種冰體結構通常形成於極地，大部分較為平坦，所處海拔較高。瓦特納冰川（Vatnaj?kull）就是位於冰島東南部的一個冰帽，也是歐洲最大的冰帽，覆蓋面積約為8100平凡公里，平均厚度為400米。

　　冰原和冰帽在大小和分布上非常類似，唯一的區別是冰體流動受到周圍環境影響的方式。冰原包含著從冰體表面突出、可以改變冰體流動的山脈和山脊，就像溪流中分開水流並露出水面的巨石。相比之下，冰帽通常以山丘最高點為圓頂中心，冰體從中心向邊緣移動。因此，冰帽並不受限於地形，而冰原受限於地形，也不像冰帽那樣具有帽形外觀。

　　冰混合物

　　冰混合物（ice mélange）本質上是一種大型的「冰泥」，形成於由海冰、冰山和小型浮冰組成的冰川峽灣中。當海流和海面風無法將冰塊移出峽灣時，就會導致冰混合物形成，並成為冰川和海洋之間的部分邊界。

　　賈斯汀·伯頓表示，冰混合物被認為是世界上最大的顆粒物質，因為冰泥中含有大量的懸浮沉積物和液體。

　　由於冰混合物不是固體冰，因此相對溫暖的海水可以通過冰混合物滲透到冰川表面。這一特徵意味著冰混合物對冰川斷裂的程度，以及有多少淡水進入峽灣有重要影響。

　　冰架

威爾士親王冰原東部邊緣的冰架。從這些冰架斷裂的冰山最終會向南漂到巴芬灣。

　　根據美國國家冰雪數據中心的說法，地球上絕大多數冰架都位於南極洲的海岸附近，但是在其他陸地冰體（比如冰川）流入寒冷海洋的地方，也可以發現冰架的存在。冰架由連接陸地且浮在海上的大片水冰組成。當冰川或冰原的冰緩慢流入海洋時，由於海水溫度較低，冰塊不會立即融化，來自冰川的更多冰流便逐漸累積，形成了冰架。

　　冰流

　　冰流是冰蓋中的「河流」，其流動速度相對快於周圍的冰體，通常每年平均移動800米。

　　格陵蘭島的雅各布港冰川（Jakobshavn Glacier）是世界上流速最快的冰川，有時被歸類為冰流。根據2014年發表在《冰雪圈》（Cryosphere）期刊的一篇文章，雅各布港冰川每年移動的速度是17公里。

　　海冰

　　海冰是冰凍的鹽水，存在於偏遠的極地海洋中。據美國國家冰雪數據中心的數據，海冰平均每年覆蓋的面積約為2500萬平方公里。

　　海冰對極地地區的生態系統和氣候至關重要，並且可能影響海洋環流和全球氣候。這些鹽水冰塊可以最大限度地降低波浪和風的作用，從而減少海岸線附近冰架和冰川受到的侵蝕；另一方面，它們還能創造一個絕緣的表面，減少水的蒸發和損失到大氣中的熱量。在溫暖的夏季，融化的海冰會將營養物質釋放回海洋，並使海面暴露在陽光之下，這兩者都會刺激浮游植物生長，而浮游植物是海洋食物網的基礎。

　　隨著地球氣候的快速變化，海冰的融化速度已經比重新凍結的速度更快。這一現象在北極尤為明顯，那裡的海洋和陸地溫度上升速度比地球其他任何地方都快。

　　雪球地球

　　根據《達特茅斯本科生科學期刊》（Dartmouth Undergraduate Journal of Science）的報道，地球上曾經存在過一個「雪球地球」時期。當時地球絕大部分區域都被凍結。

　　「在7.5億到5.8億年前發生的4次冰期可能非常劇烈，以至於地球的整個表面，從南極到北極，包括各個海洋都完全凍結了，」埃默里大學牛津學院的環境科學家梅麗莎·海奇（Melissa Hage）說，「一旦極地海洋開始凍結，被白色表面反射出去的陽光就更多，從而增強了冷卻效應。」

　　科學家估計，在這些冰期中，地球上的平均溫度降低到了零下50攝氏度，水循環（水在大氣、海洋和陸地之間的循環）也停止了。

　　但是，對於地球是否完全凍結還存在一些爭議。如果在赤道地區還存在一些泥水或開放水體，那陽光可以照入水中，使一些生物能存活下來。

　　科學家認為，在某些時候，大氣中二氧化碳含量的增加（最有可能是火山爆發）會使氣溫升高，最終重新啟動水循環。在二氧化碳的基礎上，空氣中水蒸氣的增加會觸發一段升溫時空的時期，使地球溫度在幾百年里上升到50攝氏度。地球軌道或軸向傾斜的細微改變最終使地球的平均溫度穩定在目前能支持生命的14.9攝氏度水平上。

　　加州大學古生物博物館稱，研究顯示寒武紀生命大爆發就發生在雪球地球時期結束的時候。寒武紀生命大爆發開始於5.42億年前，持續了大約4000萬年，其化石記錄中出現了絕大多數的動物門類。（任天）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！