今年是中國極地科學(xué)考察40周年，第40次南極科學(xué)考察隊(duì)于上月考察歸來，目前科研人員正在對(duì)這次考察成果進(jìn)行后續(xù)研究。自1984年中國首次南極科考開始，一批批考察隊(duì)員遠(yuǎn)赴極地，考察站陸續(xù)落成，那么，年復(fù)一年的極地科考究竟在做什么？這次建設(shè)的南極秦嶺站，與之前建成的站點(diǎn)有何不同？極地科考已取得的成果有哪些科學(xué)價(jià)值？未來，極地科考又將走向何方？
人類為何渴望探索南北兩極
極地地區(qū)指地球的兩極：南極和北極。其中，南極地區(qū)以南極洲為中心，鄰近太平洋、大西洋、印度洋三大洋；北極地區(qū)以北冰洋為中心，鄰近亞洲、歐洲、北美洲三大洲。南極洲和北冰洋一陸一海，各據(jù)地球一端，曾是與世隔絕的秘境。1820年，有航海家遙遙望見南極洲的冰架，直到1895年，這座第五大洲才迎來人類的足跡。北冰洋雖然被大陸環(huán)抱，周圍卻是密集的浮冰，既無法行走，也難以航行，直到1896年才有人完成首次跨洋航行。
人類對(duì)于極地科學(xué)探索的渴望，主要有兩個(gè)原因。一方面，極地遠(yuǎn)離人類生活環(huán)境，保留著生命、地球乃至太陽系早期的秘密；另一方面，極地是地球自然與生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，它們既能反映地球的變化，又能對(duì)地球的發(fā)展（如氣候）產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。舉個(gè)例子，南極冰蓋平均厚度逾2000米，最厚的地方近5000米，北極地區(qū)的格陵蘭島也積累了最厚達(dá)3500米的冰層，目前在南極鉆取的最古老冰芯或可追溯到500萬年前。極地冰蓋由逐年的降雪積壓而成，就像時(shí)間膠囊一樣，封存著以百萬年計(jì)的大氣樣本和微生物及植物孢粉樣本，具有極高的科研價(jià)值。而在參與地球活動(dòng)這方面，最著名的案例莫過于臭氧層空洞了，在此事件中人類空前團(tuán)結(jié)，迅速達(dá)成《蒙特利爾議定書》，棄用臭氧損耗物質(zhì)，現(xiàn)在南極上空臭氧層正在逐年恢復(fù)，樹立了環(huán)境保護(hù)的一個(gè)經(jīng)典成功案例。
極地如同一個(gè)天然實(shí)驗(yàn)室，科學(xué)考察可以從多方向入手，涉及的學(xué)科也五花八門，包括氣象學(xué)、氣候?qū)W、生物學(xué)、環(huán)境學(xué)、地震學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、冰川學(xué)、海洋學(xué)、醫(yī)學(xué)、天體物理學(xué)、宇宙學(xué)等。為了方便理解，可以將極地科考的內(nèi)容分為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、太空、生物5個(gè)方面。
1.固態(tài) 極地積累了幾千米厚的冰層，是研究地球與生命演化史的有力工具。南極洲1400萬平方公里的面積中，冰覆蓋率達(dá)97%，這些冰蘊(yùn)藏著世界上70%的淡水，假如全部融化可使全球海洋水位上升60米。所以，為了預(yù)測(cè)冰蓋的未來行為及其對(duì)全球氣候的影響，冰川學(xué)家需對(duì)其歷史、現(xiàn)狀和內(nèi)部動(dòng)態(tài)有透徹的了解。南極洲曾經(jīng)氣候溫和，是巨大的岡瓦納古陸的一部分，它的演化歷史和未來走向都隱藏在冰層之下的地殼巖石中，是地質(zhì)學(xué)所要揭示的內(nèi)容。
2.液態(tài) 南極洲被海洋包圍，南極繞極流是世界上最強(qiáng)大的洋流；北冰洋本身就是海洋，它和大西洋的邊界是北大西洋暖流，能夠左右整個(gè)歐洲的氣候。陸地冰川和海洋的互動(dòng)會(huì)對(duì)全球氣候造成長期影響，極地洋流在全球碳循環(huán)中也扮演著重要角色，所以，在極地開展海洋學(xué)研究的意義不言而喻。
3.氣態(tài) 極地氣候能對(duì)溫帶乃至亞熱帶造成廣泛影響。最近幾年，“極地渦旋”這個(gè)詞逐漸為人熟知，它稍微“擅離崗位”，就會(huì)帶來超乎尋常的嚴(yán)冬。而全球變暖又反過來會(huì)造成更多的極地渦旋“離崗”事件，氣象和氣候?qū)W家對(duì)此都很關(guān)注。極地渦旋干過的一件大事就跟前面提到的臭氧層空洞有關(guān)。由于南極的極地渦旋較為顯著穩(wěn)定，人類使用的噴霧劑和制冷劑中的氯原子被集中在南極極地渦旋中，進(jìn)入平流層的冰云，并在春季到來時(shí)大量釋放，促成臭氧分解，從而惡化了地球的空間環(huán)境。因此，對(duì)臭氧層的觀測(cè)也是極地科考的重要內(nèi)容之一。
4.太空 極地遠(yuǎn)離人類城市的光污染，尤其是南極洲這座冰雪高原嚴(yán)寒干燥，空氣稀薄且質(zhì)量?jī)?yōu)異，是天文觀測(cè)和宇宙學(xué)研究的絕佳場(chǎng)所。除了工作在可見光到射電波段的幾座大型望遠(yuǎn)鏡之外，南極還有一座利用天然巨冰建造的中微子觀測(cè)站。南極洲還是地球上著名的隕石寶庫，降落在南極大陸的隕石被冰雪包裹，并在冰川流動(dòng)受阻時(shí)漸漸轉(zhuǎn)移到表面，這些隕石數(shù)量大、類型多、儲(chǔ)存久、氧化弱、污染少，對(duì)于認(rèn)識(shí)地球乃至太陽系的演化過程極具價(jià)值，而且還“物美價(jià)廉”，比起去月球、火星或小行星采集樣本要實(shí)惠多了。此外，作為地球磁極的目前所在地，極地是研究地球物理、大氣電離層和太陽活動(dòng)的理想位置。
5.生物 南極表面條件非常惡劣，但其周圍的海洋生態(tài)系統(tǒng)資源豐富，其中南極磷蝦是地球上最大的單種動(dòng)物資源，也是接近食物鏈最底部的極關(guān)鍵物種。北極相對(duì)較宜居，無論是周圍陸地還是海洋，都有多種多樣的生物形式。極地生態(tài)情況能夠反映全球的環(huán)境變化，與人類息息相關(guān)。同時(shí)，極地還是生物的基因庫，低溫微生物資源具有獨(dú)特的分子生物學(xué)機(jī)制，在基礎(chǔ)研究及生物工程上有很大價(jià)值。
總而言之，極地科考是跨學(xué)科的綜合項(xiàng)目，可以全方位推動(dòng)各項(xiàng)研究向前邁進(jìn)，意義深遠(yuǎn)，也是一個(gè)國家綜合國力的直接體現(xiàn)。
兩極科考有哪些不同之處
南極是被大洋包圍的大陸，北極是被大陸包圍的大洋，二者既有相似性也有不同點(diǎn)。它們的相似之處是氣候寒冷，大陸或周圍大陸具有永久冰蓋，毗鄰重要的洋流，都能影響地球氣候，且均為地磁極所在地。所以，兩極的科考站都會(huì)開展對(duì)極光和空間天氣、生態(tài)、地質(zhì)、海洋、冰川、地球物理、大氣科學(xué)、氣候變化與環(huán)境科學(xué)等方面的研究。特別是在極光研究上，南北極科考站還能“打配合”，例如，中國的南極中山站和北極黃河站都在磁緯75°左右，基本處于地球同一根磁力線的南北兩端，因此能在南北兩極對(duì)極光進(jìn)行對(duì)稱性和關(guān)聯(lián)性研究。
兩極的不同之處也不少，所以科考項(xiàng)目各有側(cè)重。實(shí)際上，即便是同處一極的科考站，也會(huì)因選址不同而在研究任務(wù)上有所差異。如位于內(nèi)陸冰原上的科考站無法做海洋研究，而海邊天氣瞬息萬變，則不利于天文觀測(cè)。
因此，南北極科考最大的區(qū)別就是由海陸差異造成的，不僅體現(xiàn)在自然上，也與人類社會(huì)有關(guān)。
北極的主體是北冰洋，周圍陸地和島嶼都有主權(quán)歸屬。如果只在船上或漂流冰站上做海洋考察的話，就無法完整認(rèn)識(shí)極地氣候和環(huán)境變化，然而，建設(shè)陸上考察站或開展具體的陸上科考項(xiàng)目（如鉆取格陵蘭冰蓋的冰芯），首先需要付出外交努力。相對(duì)而言，南極建站是個(gè)純技術(shù)活兒，有能力就可以干。只不過，登陸南極洲需要穿越狂浪，擊破堅(jiān)冰，躲避冰山，挺過暴風(fēng)，技術(shù)難度實(shí)在是高得多。
南極是隕石的天然保險(xiǎn)箱，能把隕石“主動(dòng)”翻到冰面上供人拾取，北極卻是一片海洋，沒有這方面的天然優(yōu)勢(shì)。另外，南極面朝銀河系中心，亮星如織，還能看到兩個(gè)較近的伴星系——大麥哲倫云和小麥哲倫云，其中包含各個(gè)發(fā)展階段的星團(tuán)，研究星系演化非常方便。而北極面向銀河系外圍，受銀河星系盤物質(zhì)遮擋較少，更適合做宇宙演化方面的超深空研究。
陸冰和海冰對(duì)海平面的影響也不同。海冰原本占據(jù)了多少海水體積，完全融化后就會(huì)變成多少水，對(duì)海平面影響不大。但陸上冰川滑進(jìn)海洋，就是另外一回事了，會(huì)導(dǎo)致海平面上升。因此，南極洲和格陵蘭島的冰川動(dòng)態(tài)更受重視，而北極海冰次之，盡管它也是重要的環(huán)境指征。北冰洋是個(gè)相對(duì)封閉的海域且有諸多河流注入，人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物易在此匯集，同時(shí)它易吸收二氧化碳，酸化速率遠(yuǎn)高于其他大洋，所以環(huán)境監(jiān)測(cè)也是北極科考的一個(gè)側(cè)重點(diǎn)。
最后介紹一個(gè)聽起來不太“科學(xué)”，由科考船來做卻最合適的工作，就是開發(fā)北極商用航道，并提供海冰和氣象預(yù)報(bào)服務(wù)。由于顯而易見的地理差異，南極科考沒有與之相應(yīng)的內(nèi)容。
新建秦嶺站填補(bǔ)極地考察多項(xiàng)空白
考察站，是極地科考的重要基礎(chǔ)。世界上第一個(gè)極地考察站是阿根廷1904年在南極建設(shè)的奧爾卡達(dá)斯站，從此許多國家都以這種方式開展極地考察。截至目前，我國在南極和北極共建有7座考察站，其中，南極有5座，分別是長城站、中山站、昆侖站、泰山站，以及今年4月剛剛建成的秦嶺站；北極有2座考察站，即黃河站、中國和冰島合建的中-冰北極科學(xué)考察站。
每一座考察站都有自己的科研重點(diǎn)和特色。1984年開建的長城站是中國第一座南極考察站。建站的時(shí)候，除了科學(xué)意義本身，還要為中國在南極科考上爭(zhēng)得國際話語權(quán)。受當(dāng)時(shí)的條件所限，長城站沒有進(jìn)入南極圈（沒有極晝極夜現(xiàn)象），沒有上南極大陸（位于喬治王島），所以研究重點(diǎn)在生物、環(huán)境、氣象、海冰、地質(zhì)、地磁、地震和衛(wèi)星測(cè)繪等方面。
建于1989年的中山站是中國第二座南極考察站，它進(jìn)入了南極圈并上了南極大陸，倚陸臨海，設(shè)施完備，是南極內(nèi)陸考察的交通樞紐。其考察項(xiàng)目主要涉及氣象、電離層、高層大氣物理、冰雪、海洋、地質(zhì)、地球化學(xué)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等。
北極第一座中國考察站是2004年建成的黃河站，也是我國第三座極地考察站。它擁有全球極地科考中規(guī)模最大的空間物理觀測(cè)點(diǎn)，給中國在北極地區(qū)創(chuàng)造了一個(gè)永久性的科研平臺(tái)，為解開空間物理、空間環(huán)境探測(cè)等眾多學(xué)科的謎團(tuán)提供了極其有利的條件。今年4月29日，首批3名中國科考隊(duì)員已進(jìn)駐位于挪威斯瓦爾巴群島的黃河站，開啟2024年度中國北極站基科學(xué)考察工作。接下來的一年內(nèi)，中國科考隊(duì)員將以黃河站為據(jù)點(diǎn)執(zhí)行多項(xiàng)科學(xué)考察活動(dòng)。
到了2009年開站的昆侖站，中國更是動(dòng)了真格。昆侖站位于內(nèi)陸冰蓋最高點(diǎn)冰穹A地區(qū)，海拔4087米，在各國科考站里海拔最高。由于自然條件極其惡劣，昆侖站是夏季站（觀測(cè)設(shè)備在冬季自動(dòng)運(yùn)行），重點(diǎn)研究天文、冰川、地球物理和大氣科學(xué)。昆侖站擁有南極洲最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，還有一部近紅外望遠(yuǎn)鏡、深冰芯場(chǎng)地和固定翼飛機(jī)起降跑道。
2014年落成的泰山站位于中山站和昆侖站中間的內(nèi)陸冰蓋斷面，也是一座夏季站。這里主攻冰川、氣象和空間物理，另外它離格羅夫山“隕石寶庫”只有85公里，在采集隕石方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
2018年，中國和冰島合建的中-冰北極科學(xué)考察站投入使用。這座聯(lián)合考察站選址在地球夜側(cè)極光帶之下，是監(jiān)測(cè)地球磁層爆發(fā)性活動(dòng)的理想場(chǎng)所。除了極光與空間天氣之外，這座科考站還能支持大氣科學(xué)與氣象、生物學(xué)與生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)、冰川學(xué)、地球物理學(xué)與地質(zhì)學(xué)、氣候變化與環(huán)境科學(xué)、衛(wèi)星遙感等多項(xiàng)學(xué)科的觀測(cè)研究。
今年新建成的秦嶺站則填補(bǔ)了中國在西南極關(guān)鍵區(qū)域沒有科考站的空白，該站所處的羅斯海岸區(qū)域被認(rèn)為保存著地球罕見的完整海洋生態(tài)系統(tǒng)。秦嶺站面對(duì)太平洋扇區(qū)，附近有多座火山，是巖石圈、冰凍圈、生物圈、大氣圈等典型自然地理單元集中的區(qū)域，科研價(jià)值很高。國家海洋局極地考察辦公室主任沈君此前介紹，未來依托秦嶺站開展的海洋生態(tài)、海冰、地球物理、陸地生態(tài)、鳥類等調(diào)查和觀測(cè)，將為評(píng)估南極生態(tài)環(huán)境和氣候變化提供基礎(chǔ)支撐。
創(chuàng)立自主的極地考察研究科學(xué)體系
今年是中國極地考察40周年，截至目前，中國極地科考在綜合研究、平臺(tái)建設(shè)與國際合作等方面取得了豐碩成果，下面挑選一二為大家介紹。
第32次南極科考隊(duì)實(shí)地探明，在南極洲東部伊麗莎白公主地區(qū)域的冰蓋底部，有一條長逾1000公里、深達(dá)1500米以上的完整大峽谷，是地球表面最大的峽谷。南極冰蓋底部最大的融水流域在伊麗莎白公主地孕育而成，冰蓋底部藏有眾多湖泊和水道，深部冰層呈現(xiàn)大范圍暖冰現(xiàn)象，表明冰下基巖地?zé)嵬匡@著異常。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)深刻理解冰蓋穩(wěn)定性及其對(duì)全球海平面的影響、揭示冰下地質(zhì)構(gòu)造和熱狀態(tài)及其演化、尋找南大洋超冷水和底層水生成源區(qū)域等有重要意義。
截至2016年，經(jīng)過7次格羅夫山考察，中國成功采集隕石12665枚，為開展小行星的成分和演化研究以及深空探測(cè)提供了充足的研究樣品。其中一塊1300克的大隕石，經(jīng)科學(xué)檢測(cè)來自灶神星，十分罕見珍貴。
2017年8月，美國與歐洲的引力波觀測(cè)臺(tái)探測(cè)到一起雙中子星并合事件。昆侖站的南極巡天望遠(yuǎn)鏡對(duì)引力波源展開了光學(xué)觀測(cè)，探測(cè)到此次引力波事件的光學(xué)信號(hào)，并獲得了大量重要數(shù)據(jù)。
截至2021年，昆侖站在冰穹A區(qū)的深冰芯鉆探總深度已達(dá)803.54米。2024年，吉林大學(xué)科研人員利用自主研發(fā)的極地深冰下基巖無鉆桿取芯鉆探裝備，在東南極拉斯曼丘陵地區(qū)穿透545米冰蓋，成功獲取連續(xù)冰芯及近半米的冰下基巖，是目前為止東南極成功取得巖心最深的冰下基巖鉆探項(xiàng)目。它將為南極冰川運(yùn)動(dòng)、冰下地質(zhì)環(huán)境、冰下地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)活動(dòng)的研究提供重要依據(jù)。
由于高昂的開采成本和南極條約的規(guī)定，南極礦產(chǎn)資源幾乎原封未動(dòng)。但世界資源日趨緊張，而現(xiàn)行的南極條約將于2048年到期，所以探明南極資源具有重要戰(zhàn)略價(jià)值。中國極地科考研究了南北極地質(zhì)背景，繪制了南極內(nèi)部陸地第一張地形圖，在一定程度上掌握了南北極擁有的能源和資源信息。
為促成北極航道的實(shí)質(zhì)運(yùn)用，雪龍?zhí)栐嚭搅藮|北、西北和中央航道，獲取了現(xiàn)場(chǎng)天氣、海冰和海洋的第一手資料。在雪龍?zhí)栐嚭綎|北航道后，中遠(yuǎn)海運(yùn)的商船實(shí)現(xiàn)了東北航道首航。
除了科研水平之外，極地科考還體現(xiàn)了一個(gè)國家的基建能力和國際影響力。回望長城站的時(shí)代，中國還在努力爭(zhēng)取南極事務(wù)上的話語權(quán)。中山站建站之初，只有幾個(gè)集裝箱式的空房子。到了昆侖站，運(yùn)輸和建設(shè)已經(jīng)完全現(xiàn)代化。建設(shè)泰山站時(shí)，首次實(shí)現(xiàn)了無人值守能源供應(yīng)。而在剛剛完成的第40次南極科學(xué)考察中，除了建設(shè)秦嶺站，中國科考隊(duì)還與挪威、澳大利亞等多國合作實(shí)施南極冰蓋邊緣航空調(diào)查任務(wù)，并與美國、英國、智利等國考察隊(duì)開展后勤保障合作，對(duì)推動(dòng)后續(xù)國際合作計(jì)劃的實(shí)施，起到了很好的引領(lǐng)示范作用。
極地科學(xué)考察是人類探索自然奧秘、探求新發(fā)展空間的重要事業(yè)。40年來，中國基本創(chuàng)立了獨(dú)立自主的極地考察研究科學(xué)體系，考察站、極地考察船、內(nèi)陸考察車隊(duì)、航空保障等極地考察支撐體系也得到了進(jìn)一步強(qiáng)化。如今，以秦嶺站為支點(diǎn)，一系列科學(xué)考察又將漸次展開。而一代又一代中國科考隊(duì)員的奔赴，終是為了更好地認(rèn)識(shí)極地、保護(hù)極地和利用極地。
今年是中國極地科學(xué)考察40周年，第40次南極科學(xué)考察隊(duì)于上月考察歸來，目前科研人員正在對(duì)這次考察成果進(jìn)行后續(xù)研究。自1984年中國首次南極科考開始，一批批考察隊(duì)員遠(yuǎn)赴極地，考察站陸續(xù)落成，那么，年復(fù)一年的極地科考究竟在做什么？這次建設(shè)的南極秦嶺站，與之前建成的站點(diǎn)有何不同？極地科考已取得的成果有哪些科學(xué)價(jià)值？未來，極地科考又將走向何方？
人類為何渴望探索南北兩極
極地地區(qū)指地球的兩極：南極和北極。其中，南極地區(qū)以南極洲為中心，鄰近太平洋、大西洋、印度洋三大洋；北極地區(qū)以北冰洋為中心，鄰近亞洲、歐洲、北美洲三大洲。南極洲和北冰洋一陸一海，各據(jù)地球一端，曾是與世隔絕的秘境。1820年，有航海家遙遙望見南極洲的冰架，直到1895年，這座第五大洲才迎來人類的足跡。北冰洋雖然被大陸環(huán)抱，周圍卻是密集的浮冰，既無法行走，也難以航行，直到1896年才有人完成首次跨洋航行。
人類對(duì)于極地科學(xué)探索的渴望，主要有兩個(gè)原因。一方面，極地遠(yuǎn)離人類生活環(huán)境，保留著生命、地球乃至太陽系早期的秘密；另一方面，極地是地球自然與生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，它們既能反映地球的變化，又能對(duì)地球的發(fā)展（如氣候）產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。舉個(gè)例子，南極冰蓋平均厚度逾2000米，最厚的地方近5000米，北極地區(qū)的格陵蘭島也積累了最厚達(dá)3500米的冰層，目前在南極鉆取的最古老冰芯或可追溯到500萬年前。極地冰蓋由逐年的降雪積壓而成，就像時(shí)間膠囊一樣，封存著以百萬年計(jì)的大氣樣本和微生物及植物孢粉樣本，具有極高的科研價(jià)值。而在參與地球活動(dòng)這方面，最著名的案例莫過于臭氧層空洞了，在此事件中人類空前團(tuán)結(jié)，迅速達(dá)成《蒙特利爾議定書》，棄用臭氧損耗物質(zhì)，現(xiàn)在南極上空臭氧層正在逐年恢復(fù)，樹立了環(huán)境保護(hù)的一個(gè)經(jīng)典成功案例。
極地如同一個(gè)天然實(shí)驗(yàn)室，科學(xué)考察可以從多方向入手，涉及的學(xué)科也五花八門，包括氣象學(xué)、氣候?qū)W、生物學(xué)、環(huán)境學(xué)、地震學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、冰川學(xué)、海洋學(xué)、醫(yī)學(xué)、天體物理學(xué)、宇宙學(xué)等。為了方便理解，可以將極地科考的內(nèi)容分為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、太空、生物5個(gè)方面。
1.固態(tài) 極地積累了幾千米厚的冰層，是研究地球與生命演化史的有力工具。南極洲1400萬平方公里的面積中，冰覆蓋率達(dá)97%，這些冰蘊(yùn)藏著世界上70%的淡水，假如全部融化可使全球海洋水位上升60米。所以，為了預(yù)測(cè)冰蓋的未來行為及其對(duì)全球氣候的影響，冰川學(xué)家需對(duì)其歷史、現(xiàn)狀和內(nèi)部動(dòng)態(tài)有透徹的了解。南極洲曾經(jīng)氣候溫和，是巨大的岡瓦納古陸的一部分，它的演化歷史和未來走向都隱藏在冰層之下的地殼巖石中，是地質(zhì)學(xué)所要揭示的內(nèi)容。
2.液態(tài) 南極洲被海洋包圍，南極繞極流是世界上最強(qiáng)大的洋流；北冰洋本身就是海洋，它和大西洋的邊界是北大西洋暖流，能夠左右整個(gè)歐洲的氣候。陸地冰川和海洋的互動(dòng)會(huì)對(duì)全球氣候造成長期影響，極地洋流在全球碳循環(huán)中也扮演著重要角色，所以，在極地開展海洋學(xué)研究的意義不言而喻。
3.氣態(tài) 極地氣候能對(duì)溫帶乃至亞熱帶造成廣泛影響。最近幾年，“極地渦旋”這個(gè)詞逐漸為人熟知，它稍微“擅離崗位”，就會(huì)帶來超乎尋常的嚴(yán)冬。而全球變暖又反過來會(huì)造成更多的極地渦旋“離崗”事件，氣象和氣候?qū)W家對(duì)此都很關(guān)注。極地渦旋干過的一件大事就跟前面提到的臭氧層空洞有關(guān)。由于南極的極地渦旋較為顯著穩(wěn)定，人類使用的噴霧劑和制冷劑中的氯原子被集中在南極極地渦旋中，進(jìn)入平流層的冰云，并在春季到來時(shí)大量釋放，促成臭氧分解，從而惡化了地球的空間環(huán)境。因此，對(duì)臭氧層的觀測(cè)也是極地科考的重要內(nèi)容之一。
4.太空 極地遠(yuǎn)離人類城市的光污染，尤其是南極洲這座冰雪高原嚴(yán)寒干燥，空氣稀薄且質(zhì)量?jī)?yōu)異，是天文觀測(cè)和宇宙學(xué)研究的絕佳場(chǎng)所。除了工作在可見光到射電波段的幾座大型望遠(yuǎn)鏡之外，南極還有一座利用天然巨冰建造的中微子觀測(cè)站。南極洲還是地球上著名的隕石寶庫，降落在南極大陸的隕石被冰雪包裹，并在冰川流動(dòng)受阻時(shí)漸漸轉(zhuǎn)移到表面，這些隕石數(shù)量大、類型多、儲(chǔ)存久、氧化弱、污染少，對(duì)于認(rèn)識(shí)地球乃至太陽系的演化過程極具價(jià)值，而且還“物美價(jià)廉”，比起去月球、火星或小行星采集樣本要實(shí)惠多了。此外，作為地球磁極的目前所在地，極地是研究地球物理、大氣電離層和太陽活動(dòng)的理想位置。
5.生物 南極表面條件非常惡劣，但其周圍的海洋生態(tài)系統(tǒng)資源豐富，其中南極磷蝦是地球上最大的單種動(dòng)物資源，也是接近食物鏈最底部的極關(guān)鍵物種。北極相對(duì)較宜居，無論是周圍陸地還是海洋，都有多種多樣的生物形式。極地生態(tài)情況能夠反映全球的環(huán)境變化，與人類息息相關(guān)。同時(shí)，極地還是生物的基因庫，低溫微生物資源具有獨(dú)特的分子生物學(xué)機(jī)制，在基礎(chǔ)研究及生物工程上有很大價(jià)值。
總而言之，極地科考是跨學(xué)科的綜合項(xiàng)目，可以全方位推動(dòng)各項(xiàng)研究向前邁進(jìn)，意義深遠(yuǎn)，也是一個(gè)國家綜合國力的直接體現(xiàn)。
兩極科考有哪些不同之處
南極是被大洋包圍的大陸，北極是被大陸包圍的大洋，二者既有相似性也有不同點(diǎn)。它們的相似之處是氣候寒冷，大陸或周圍大陸具有永久冰蓋，毗鄰重要的洋流，都能影響地球氣候，且均為地磁極所在地。所以，兩極的科考站都會(huì)開展對(duì)極光和空間天氣、生態(tài)、地質(zhì)、海洋、冰川、地球物理、大氣科學(xué)、氣候變化與環(huán)境科學(xué)等方面的研究。特別是在極光研究上，南北極科考站還能“打配合”，例如，中國的南極中山站和北極黃河站都在磁緯75°左右，基本處于地球同一根磁力線的南北兩端，因此能在南北兩極對(duì)極光進(jìn)行對(duì)稱性和關(guān)聯(lián)性研究。
兩極的不同之處也不少，所以科考項(xiàng)目各有側(cè)重。實(shí)際上，即便是同處一極的科考站，也會(huì)因選址不同而在研究任務(wù)上有所差異。如位于內(nèi)陸冰原上的科考站無法做海洋研究，而海邊天氣瞬息萬變，則不利于天文觀測(cè)。
因此，南北極科考最大的區(qū)別就是由海陸差異造成的，不僅體現(xiàn)在自然上，也與人類社會(huì)有關(guān)。
北極的主體是北冰洋，周圍陸地和島嶼都有主權(quán)歸屬。如果只在船上或漂流冰站上做海洋考察的話，就無法完整認(rèn)識(shí)極地氣候和環(huán)境變化，然而，建設(shè)陸上考察站或開展具體的陸上科考項(xiàng)目（如鉆取格陵蘭冰蓋的冰芯），首先需要付出外交努力。相對(duì)而言，南極建站是個(gè)純技術(shù)活兒，有能力就可以干。只不過，登陸南極洲需要穿越狂浪，擊破堅(jiān)冰，躲避冰山，挺過暴風(fēng)，技術(shù)難度實(shí)在是高得多。
南極是隕石的天然保險(xiǎn)箱，能把隕石“主動(dòng)”翻到冰面上供人拾取，北極卻是一片海洋，沒有這方面的天然優(yōu)勢(shì)。另外，南極面朝銀河系中心，亮星如織，還能看到兩個(gè)較近的伴星系——大麥哲倫云和小麥哲倫云，其中包含各個(gè)發(fā)展階段的星團(tuán)，研究星系演化非常方便。而北極面向銀河系外圍，受銀河星系盤物質(zhì)遮擋較少，更適合做宇宙演化方面的超深空研究。
陸冰和海冰對(duì)海平面的影響也不同。海冰原本占據(jù)了多少海水體積，完全融化后就會(huì)變成多少水，對(duì)海平面影響不大。但陸上冰川滑進(jìn)海洋，就是另外一回事了，會(huì)導(dǎo)致海平面上升。因此，南極洲和格陵蘭島的冰川動(dòng)態(tài)更受重視，而北極海冰次之，盡管它也是重要的環(huán)境指征。北冰洋是個(gè)相對(duì)封閉的海域且有諸多河流注入，人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物易在此匯集，同時(shí)它易吸收二氧化碳，酸化速率遠(yuǎn)高于其他大洋，所以環(huán)境監(jiān)測(cè)也是北極科考的一個(gè)側(cè)重點(diǎn)。
最后介紹一個(gè)聽起來不太“科學(xué)”，由科考船來做卻最合適的工作，就是開發(fā)北極商用航道，并提供海冰和氣象預(yù)報(bào)服務(wù)。由于顯而易見的地理差異，南極科考沒有與之相應(yīng)的內(nèi)容。
新建秦嶺站填補(bǔ)極地考察多項(xiàng)空白
考察站，是極地科考的重要基礎(chǔ)。世界上第一個(gè)極地考察站是阿根廷1904年在南極建設(shè)的奧爾卡達(dá)斯站，從此許多國家都以這種方式開展極地考察。截至目前，我國在南極和北極共建有7座考察站，其中，南極有5座，分別是長城站、中山站、昆侖站、泰山站，以及今年4月剛剛建成的秦嶺站；北極有2座考察站，即黃河站、中國和冰島合建的中-冰北極科學(xué)考察站。
每一座考察站都有自己的科研重點(diǎn)和特色。1984年開建的長城站是中國第一座南極考察站。建站的時(shí)候，除了科學(xué)意義本身，還要為中國在南極科考上爭(zhēng)得國際話語權(quán)。受當(dāng)時(shí)的條件所限，長城站沒有進(jìn)入南極圈（沒有極晝極夜現(xiàn)象），沒有上南極大陸（位于喬治王島），所以研究重點(diǎn)在生物、環(huán)境、氣象、海冰、地質(zhì)、地磁、地震和衛(wèi)星測(cè)繪等方面。
建于1989年的中山站是中國第二座南極考察站，它進(jìn)入了南極圈并上了南極大陸，倚陸臨海，設(shè)施完備，是南極內(nèi)陸考察的交通樞紐。其考察項(xiàng)目主要涉及氣象、電離層、高層大氣物理、冰雪、海洋、地質(zhì)、地球化學(xué)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等。
北極第一座中國考察站是2004年建成的黃河站，也是我國第三座極地考察站。它擁有全球極地科考中規(guī)模最大的空間物理觀測(cè)點(diǎn)，給中國在北極地區(qū)創(chuàng)造了一個(gè)永久性的科研平臺(tái)，為解開空間物理、空間環(huán)境探測(cè)等眾多學(xué)科的謎團(tuán)提供了極其有利的條件。今年4月29日，首批3名中國科考隊(duì)員已進(jìn)駐位于挪威斯瓦爾巴群島的黃河站，開啟2024年度中國北極站基科學(xué)考察工作。接下來的一年內(nèi)，中國科考隊(duì)員將以黃河站為據(jù)點(diǎn)執(zhí)行多項(xiàng)科學(xué)考察活動(dòng)。
到了2009年開站的昆侖站，中國更是動(dòng)了真格。昆侖站位于內(nèi)陸冰蓋最高點(diǎn)冰穹A地區(qū)，海拔4087米，在各國科考站里海拔最高。由于自然條件極其惡劣，昆侖站是夏季站（觀測(cè)設(shè)備在冬季自動(dòng)運(yùn)行），重點(diǎn)研究天文、冰川、地球物理和大氣科學(xué)。昆侖站擁有南極洲最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，還有一部近紅外望遠(yuǎn)鏡、深冰芯場(chǎng)地和固定翼飛機(jī)起降跑道。
2014年落成的泰山站位于中山站和昆侖站中間的內(nèi)陸冰蓋斷面，也是一座夏季站。這里主攻冰川、氣象和空間物理，另外它離格羅夫山“隕石寶庫”只有85公里，在采集隕石方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
2018年，中國和冰島合建的中-冰北極科學(xué)考察站投入使用。這座聯(lián)合考察站選址在地球夜側(cè)極光帶之下，是監(jiān)測(cè)地球磁層爆發(fā)性活動(dòng)的理想場(chǎng)所。除了極光與空間天氣之外，這座科考站還能支持大氣科學(xué)與氣象、生物學(xué)與生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)、冰川學(xué)、地球物理學(xué)與地質(zhì)學(xué)、氣候變化與環(huán)境科學(xué)、衛(wèi)星遙感等多項(xiàng)學(xué)科的觀測(cè)研究。
今年新建成的秦嶺站則填補(bǔ)了中國在西南極關(guān)鍵區(qū)域沒有科考站的空白，該站所處的羅斯海岸區(qū)域被認(rèn)為保存著地球罕見的完整海洋生態(tài)系統(tǒng)。秦嶺站面對(duì)太平洋扇區(qū)，附近有多座火山，是巖石圈、冰凍圈、生物圈、大氣圈等典型自然地理單元集中的區(qū)域，科研價(jià)值很高。國家海洋局極地考察辦公室主任沈君此前介紹，未來依托秦嶺站開展的海洋生態(tài)、海冰、地球物理、陸地生態(tài)、鳥類等調(diào)查和觀測(cè)，將為評(píng)估南極生態(tài)環(huán)境和氣候變化提供基礎(chǔ)支撐。
創(chuàng)立自主的極地考察研究科學(xué)體系
今年是中國極地考察40周年，截至目前，中國極地科考在綜合研究、平臺(tái)建設(shè)與國際合作等方面取得了豐碩成果，下面挑選一二為大家介紹。
第32次南極科考隊(duì)實(shí)地探明，在南極洲東部伊麗莎白公主地區(qū)域的冰蓋底部，有一條長逾1000公里、深達(dá)1500米以上的完整大峽谷，是地球表面最大的峽谷。南極冰蓋底部最大的融水流域在伊麗莎白公主地孕育而成，冰蓋底部藏有眾多湖泊和水道，深部冰層呈現(xiàn)大范圍暖冰現(xiàn)象，表明冰下基巖地?zé)嵬匡@著異常。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)深刻理解冰蓋穩(wěn)定性及其對(duì)全球海平面的影響、揭示冰下地質(zhì)構(gòu)造和熱狀態(tài)及其演化、尋找南大洋超冷水和底層水生成源區(qū)域等有重要意義。
截至2016年，經(jīng)過7次格羅夫山考察，中國成功采集隕石12665枚，為開展小行星的成分和演化研究以及深空探測(cè)提供了充足的研究樣品。其中一塊1300克的大隕石，經(jīng)科學(xué)檢測(cè)來自灶神星，十分罕見珍貴。
2017年8月，美國與歐洲的引力波觀測(cè)臺(tái)探測(cè)到一起雙中子星并合事件。昆侖站的南極巡天望遠(yuǎn)鏡對(duì)引力波源展開了光學(xué)觀測(cè)，探測(cè)到此次引力波事件的光學(xué)信號(hào)，并獲得了大量重要數(shù)據(jù)。
截至2021年，昆侖站在冰穹A區(qū)的深冰芯鉆探總深度已達(dá)803.54米。2024年，吉林大學(xué)科研人員利用自主研發(fā)的極地深冰下基巖無鉆桿取芯鉆探裝備，在東南極拉斯曼丘陵地區(qū)穿透545米冰蓋，成功獲取連續(xù)冰芯及近半米的冰下基巖，是目前為止東南極成功取得巖心最深的冰下基巖鉆探項(xiàng)目。它將為南極冰川運(yùn)動(dòng)、冰下地質(zhì)環(huán)境、冰下地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)活動(dòng)的研究提供重要依據(jù)。
由于高昂的開采成本和南極條約的規(guī)定，南極礦產(chǎn)資源幾乎原封未動(dòng)。但世界資源日趨緊張，而現(xiàn)行的南極條約將于2048年到期，所以探明南極資源具有重要戰(zhàn)略價(jià)值。中國極地科考研究了南北極地質(zhì)背景，繪制了南極內(nèi)部陸地第一張地形圖，在一定程度上掌握了南北極擁有的能源和資源信息。
為促成北極航道的實(shí)質(zhì)運(yùn)用，雪龍?zhí)栐嚭搅藮|北、西北和中央航道，獲取了現(xiàn)場(chǎng)天氣、海冰和海洋的第一手資料。在雪龍?zhí)栐嚭綎|北航道后，中遠(yuǎn)海運(yùn)的商船實(shí)現(xiàn)了東北航道首航。
除了科研水平之外，極地科考還體現(xiàn)了一個(gè)國家的基建能力和國際影響力。回望長城站的時(shí)代，中國還在努力爭(zhēng)取南極事務(wù)上的話語權(quán)。中山站建站之初，只有幾個(gè)集裝箱式的空房子。到了昆侖站，運(yùn)輸和建設(shè)已經(jīng)完全現(xiàn)代化。建設(shè)泰山站時(shí)，首次實(shí)現(xiàn)了無人值守能源供應(yīng)。而在剛剛完成的第40次南極科學(xué)考察中，除了建設(shè)秦嶺站，中國科考隊(duì)還與挪威、澳大利亞等多國合作實(shí)施南極冰蓋邊緣航空調(diào)查任務(wù)，并與美國、英國、智利等國考察隊(duì)開展后勤保障合作，對(duì)推動(dòng)后續(xù)國際合作計(jì)劃的實(shí)施，起到了很好的引領(lǐng)示范作用。
極地科學(xué)考察是人類探索自然奧秘、探求新發(fā)展空間的重要事業(yè)。40年來，中國基本創(chuàng)立了獨(dú)立自主的極地考察研究科學(xué)體系，考察站、極地考察船、內(nèi)陸考察車隊(duì)、航空保障等極地考察支撐體系也得到了進(jìn)一步強(qiáng)化。如今，以秦嶺站為支點(diǎn)，一系列科學(xué)考察又將漸次展開。而一代又一代中國科考隊(duì)員的奔赴，終是為了更好地認(rèn)識(shí)極地、保護(hù)極地和利用極地。
本文鏈接：極地科考未來如何繼續(xù)“破冰”http://www.sq15.cn/show-2-6110-0.html
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