近期，南极洲冰层融化速度显著提升，对全球海平面上升构成了严峻挑战。冰架底部的海洋状态及其与冰层的互动，直接关系到冰架的稳定性，从而影响着海平面走势。为了更准确地预估未来发展趋势，科研人员亟需深化对南极各大冰架底部环境的认识。

为实现这一目标，康奈尔大学的研究团队采用了名为Icefin的水下机器人，成功深入罗斯冰架底部，首次探测到海底裂缝。这一发现揭示了冰架内部复杂循环模式，为理解裂缝作用提供了新视角。

冰架裂缝的重要性

南极洲储存了全球约90%的陆基冰量，一旦冰层完全融化，将导致海平面上升约65至70米，对全球气候系统产生深远影响。冰架底部的裂缝作为冰海交互的活跃地带，既允许温暖海水侵入冰架底部，又促进冷水和融冰水的外流，这对冰架的融化与再冻结过程至关重要。

然而，直接观察冰架裂缝内部一直面临巨大技术难题。裂缝狭窄且曲折，水深可达数千米，传统潜水设备难以到达。因此，科学家依赖于数值模型，但缺乏实际验证导致预测准确性受限。

Icefin机器人的应用

为解决上述问题，康奈尔大学研究团队采用了细长型水下机器人Icefin进行直接探测。Icefin长约12英尺，直径仅10英寸，装备有推进器、摄像头、声纳和传感器，用于测量水温和盐度等参数。

在罗斯冰架上，研究团队钻孔至1900英尺深，靠近冰架与坎布冰川交汇处，这里是研究水下条件长期影响的理想地点。罗斯大陆架比以往探索的冰架更加古老，能更好地代表南极洲其他冰架，而坎布冰流则处于停滞状态。

经过三次潜水，Icefin深入裂缝150英尺，收集了关键数据。这是人类首次直接探索冰架裂缝内部环境。

复杂的内部循环

通过此次直接测量，科研人员发现了冰架裂缝内部极为复杂的水流循环。除了预想的上升和下降流，还出现了强大的横向水流喷射现象。冷水在裂缝侧部下降，并在裂缝内部循环上升。

研究显示，裂缝不同深度的两侧冰层融化与再冻结的速度差异显著，与水流复杂运动密切相关。裂缝底部的横向喷射将热水带入，加速了冰层融化；而裂缝上部因脱盐冷却效应，冰层再冻结速率更快。

“我们惊喜地发现，即使是狭小空间内，水流运动模式也异常复杂多变。”康奈尔大学极地海洋学家、研究科学家彼得·瓦肖姆（Peter Washam）表示，“每一个特征都揭示了不同类型循环或海洋温度与冰冻之间的联系。”

提升冰架稳定性预测模型

传统冰架底部融化模型过于简化，无法全面反映真实复杂的水动力过程。此次直接观测结果证实了裂缝内部存在复杂的三维环流和不均一的冰海相互作用。

这一研究成功突破了直接探测冰架裂缝内部环境的技术瓶颈，Icefin的应用开辟了冰下世界研究的新篇章。未来，利用各种新型水下机器人，对南极各冰架底部裂缝进行大规模直接观测，构建高分辨率三维观测网络，将极大地增强我们对南极冰量变化和海平面上升趋势的预测能力。

康奈尔大学的冰架研究团队由天文学、地球与大气科学及工程学副教授、行星宜居性与技术实验室主任布兰妮·施密特（Britney Schmidt）领导，新西兰奥塔哥大学教授克里斯蒂娜·胡尔贝（Christina Hulbe）的团队也参与其中。

此研究由RISE UP项目（罗斯冰架与欧罗巴水下探测器）资助，该项目隶属于美国宇航局模拟研究计划的行星科学与技术部分，美国国家科学基金会通过美国南极计划提供了后勤支持。