科学家在北极海底发现奇怪的“现代”结构，这些结构不应该存在

在加拿大波弗特海的黑暗深处，海底正在以一种令科学家们感到震惊的方式改变着自己的面貌。巨大的冰丘从沉积物中拔地而起，然后在几十年的时间尺度内坍塌成如城市街区般大小的陨石坑。这不是几百万年前的地质遗迹，而是正在我们眼前发生的动态过程。

蒙特雷湾水族馆研究所的地质学家查理·保罗领导的国际研究团队在《地球物理研究杂志》上公布的发现，彻底颠覆了科学界对北极海底永久冻土的基本认知。

这项研究的故事始于一个谜团。2010年，加拿大研究人员在绘制波弗特海海底地图时，发现了一些奇怪的地形特征。这些隆起和陨石坑看起来与任何已知的地质特征都不相符。

蒙特雷湾水族馆研究所随后在2013年启动了一项长期的高分辨率勘测项目，部署了能够以一米精度探测海底的自主水下航行器。在接下来的十二年里，经过五次勘测活动，研究人员做出了一个惊人的发现：他们找到了65个新形成的陨石坑，其中最大的坑洞相当于一个六层楼高的城市街区。

更令人震惊的是，这些陨石坑不是古老的遗迹，而是在人类开始观测这片区域之后形成的。2022年，当研究团队乘坐韩国破冰船"阿拉翁"号重返现场，并派出遥控潜水器深入最新形成的陨石坑时，他们拍摄到的画面证实了这一点。深色的冰层斜切穿过沉积物壁，每个裸露的冰层下方都堆积着碎石。海星在冰堆上缓缓移动，这是一个鲜活、正在进行的地质过程。

地下水与地热的秘密舞蹈

研究团队在加拿大波弗特海大陆架边缘发现了新形成的土丘和巨型陨石坑。© Eve Lundsten / 2022 MBARI

驱动这一切的是一个复杂而精妙的地下过程。数千米深处的古老永久冻土正在缓慢融化，释放出微咸地下水。这些地下水上升穿过沉积物层，当它们接近温度接近冰点的海底时，便重新冻结，形成新的冰层。这些新形成的冰层将海底推挤成隆起的丘陵。然后，海水从上方渗入并融化这些冰丘，导致海底坍塌形成陨石坑。坍塌后，整个循环再次开始。

保罗解释说，驱动这一过程的并非大气变暖导致的气候变化，而是来自地球内部的缓慢地热。这是一个比人类影响古老得多、速度也慢得多的过程。但关键在于，这是一个活跃的、正在进行的过程，而不是静止的遗迹。同位素分析证实了这一点。收集到的冰样显示，这些冰的化学特征既不同于海水也不同于冰川冰，证明它们是通过地下水冻结形成的，而非任何古老的遗留物。

这个发现的意义远超地学范畴。对于北极地区的所有海底基础设施来说，这是一个重大警告。管道、通信电缆和其他重要设施的选址一直依赖于永久冻土调查，而这些调查的前提假设是海底永久冻土是古老的、静止的。但如果海底在数十年的时间尺度内不断形成隆起并坍塌成陨石坑，那么之前的假设就彻底崩溃了。

保罗指出，"我们之前用于定位海底永久冻土的技术并不适用于我们最近在北极发现的近海底冰层类型。我们现在需要重新考察北极陆架下可能存在永久冻土的区域。"这不仅意味着需要重新审视现有的地图和模型，更意味着所有依赖这些地图进行工程设计的项目都需要重新评估。

北极危险的新面貌

ROV采集的近期形成陨石坑形态图像。© Eve Lundsten / 2022 MBARI

这个发现的影响范围远远超出波弗特海的这一片海域。驱动这一过程的条件在北极陆架的广大地区都存在：底层水温低于零摄氏度，深处存在古老的永久冻土层。换句话说，类似的动态过程可能正在北极许多地方发生。

对于气候科学而言，这也带来了新的挑战。海底永久冻土一直被视为潜在的甲烷释放风险。甲烷是一种强效温室气体，如果大量释放到大气中，可能加剧气候变化。之前的模型假设永久冻土是静止的，甲烷释放是一个缓慢的过程。但如果海底在快速变化，那么甲烷释放的动态也需要重新评估。

（a–e）从东南偏东方向观察的透视图，图中显示了在12年期间（2010–2022年）进行的五次测绘调查，结果表明该区域陨石坑两侧反复出现体积损失。© Eve Lundsten / 2022 MBARI

同时，这项发现还暴露了当前北极海底永久冻土制图方法的严重局限。如果这些地图所依据的检测方法遗漏了近海底冰层形成和消失的动态过程，那么所有基于这些地图的评估、规划和模型都建立在不完整的基础之上。这包括评估甲烷释放风险、规划基础设施、模拟北极陆架对持续变暖的响应等关键任务。

保罗团队的研究表明，我们对北极海底的理解仍然存在重大盲点。北极地区正在经历急速变化，不仅是因为气候变暖，还因为地球内部的缓慢作用。那些我们认为是稳定的、可靠的特征，实际上是不断变化的、动态的。在制定北极开发和保护战略时，科学家们必须认真对待这些新发现，重新审视关键假设，更新评估方法。

这项研究由大卫和露西尔·帕卡德基金会、韩国海洋水产部、加拿大地质调查局和美国海军研究实验室共同资助，代表了一个真正的国际合作。它提醒我们，即使在被认为已经充分理解的地方，自然界仍然能够给我们带来惊喜。北极海底的这些"现代"结构，正在迫使我们重新思考这个星球上最偏远地区的真实面貌。