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揭开南极“未知点”面纱
字体:   2016年12月20日14时32分 视力保护:

  虽然南极基地的建立已有几十年的历史,但人们对南极厚厚的冰层之下藏着什么仍然知之甚少。

  科学家们在南极点合影。

  地球重力场和海洋环流探测卫星。

  科技前沿

  经过欧洲科学家团队的不懈努力,地球上最后一块鲜为人知的地区——南极点终于不再神秘。欧洲南极科研项目PolarGAP派出各种飞行器在南极来回探查,获得了一系列极其重要的信息,包括南极点的重力场、南极冰川下的地貌等等。

  有了这些信息,人们能够绘制出第一幅精确的全球重力模型图;只有掌握了全球重力数据,才能更好地理解固态地球、水文学、冰雪圈、海洋和大气的运动过程及其变化。重力数据的主要应用领域包括大地测量学(包括水平测量和地图绘制),导航系统(比如美国开发的GPS系统和俄罗斯开发的格洛纳斯系统)以及人造卫星轨道规划。

  专题撰文/思珈

  广州日报讯虽然美国在南极建立基地已有几十年的历史,但人们对南极厚厚的冰层之下藏着什么仍然知之甚少。欧洲科学家们联合进行的这项南极科研项目名叫PolarGAP,其大部分资金来自欧洲太空总署(Esa)。项目从2015年10月1日开始,预计将于2017年4月1日结束。该项目的重要任务之一就是对人造卫星探测不到的地球区域进行测量。

  欧洲太空总署对南极点的重力场尤其感兴趣。该机构的重力场探测航天器——GOCE卫星之前收集了一系列地球重力数据,但唯独缺乏南极点的重力信息。

  填补重力地图“盲点”

  这导致GOCE卫星绘制的重力地图上有一个“洞”。如今,欧洲太空总署通过南极科研项目PolarGAP获得了南极点重力场的数据,补上了重力地图上的这个“洞”。对南极重力场的探测有助于科学家们回答一个百年来的重大疑问:地球的重力场为何不同,不同之处是什么。

  来自丹麦科技大学全国空间研究所的佛斯伯格(René Forsberg)教授说,重力数据是理解地球上各处高度的基础知识,GPS和其他人造卫星系统都需要有一个全球通用的参照物。“Polar GAP项目获取的数据会使未来的全球重力模型更为精确。这些数据与几十年来人们从北极地区收集的数据、联合国行动获得的数据,以及冷战解密的一些重力数据集合在一起,使人类对地球重力的认识达到了100%全覆盖。”佛斯伯格教授对英国媒体介绍。

  勾勒“深藏不露”的地貌

  同时,重力的大小对应着冰川下的地形。通过测量重力,人们能勾勒出南极洲“深藏不露”的地貌。

  为了获取更丰富的信息,PolarGAP项目团队派出了一架载满探测设备的双水獭式飞机。飞机携带着重力和磁场传感器,还装载了雷达和激光高度计。这架飞机沿着网格线在极地飞行,总飞行距离达到约3万公里。

  雷达测量了冰原的厚度和层次,同时也描绘出岩床的形状。雷达还获得了南极的水在冰和岩石连接处流动的信息。重力信息帮助科学家明确南极洲下方地壳的厚度,磁场信息则有助于人们了解岩浆岩和沉积盆地的分布情况。激光高度计捕捉到了顶部冰层的形状。

  目前,PolarGAP项目获取的数据仍在处理过程中,但是欧洲科学家团队已经能够确认:南极存在着一片广阔的盆地。这片盆地在冰流向海洋的过程中扮演了重要的控制角色。

  “这是一个长达1000公里的巨大盆地,从威德尔海一路延伸至南极点。”英国南极考察团队成员Fausto Ferraccioli说:“这是南极洲大陆最重要的特征之一。因为南极境内速度最快的冰流就是从它的上方流动的,这块盆地可能对流动的线路和过程至关重要。”

  未来:寻找“最古老的冰”

  此前,有限的调查工作对南极点冰川下的盆地彭萨科拉提出了诸多疑问。但这次,彭萨科拉的存在和范围都被PolarGAP科考项目证实了。

  通过获取这块盆地的信息,人们得到更多线索,去寻找南极大陆最古老的冰——它们大约有150万年历史。科学家们渴望知道最古老的冰的化学成分,因为这些信息有助于探索地球气候变迁的过程。盆地的信息对地质学家们也至关重要,这样他们才能明智地选择在何处下手钻探,探索岩床。目前为止,还没有人能从南极冰原的正下方获得岩石样本。

  多国科学家无间合作

  此次PolarGAP项目能取得突破,也得益于多国科研机构的紧密合作。PolarGAP项目团队的成员分别来自挪威基地研究所,丹麦科技大学全国空间研究所和英国南极考察团队。这一项目也得到了美国国家科学基金会的支持。PolarGAP项目派出的双海獭飞机必须在美国的南极基地重新加油。

  英国南极考察团队的汤姆·乔丹博士说,过去的这个夏天里,团队在南极进行了了不起的科研探索。“当我们飞跃横贯南极洲的山脉时,异乎寻常的美丽让所有人感叹和敬畏。”他说,团队成员的专业和敬业是获得研究成果的关键。“每位成员都有独特的长处和技能,我们合作无间。”

  背景科普

  欧洲GOCE卫星

  地球重力场和海洋环流探测卫星(Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer,简称“GOCE卫星”)是欧洲太空总署研制和发射的最先进的探测卫星之一。它也是第一颗在空间轨道上运行的地球探测器。GOCE卫星发射于2009年3月17日,是欧洲首颗利用高精度和高空间分辨率技术收集全球重力场数据的卫星。

  虽然重力看不见也摸不着,但它却实实在在地影响着人们生活的方方面面。人们常以为地球表面的重力是恒定的,但实际上,在地球的每个地方,重力单位“G”的数值都有细微差异。GOCE卫星能精确地捕捉重力场的变化,并且提供详细信息。人们对地球重力场的信息掌握越全面,就越有可能制作出大地水准面的准确模型。因此,GOCE卫星做的工作是开创性的。

  2013年11月11日,GOCE卫星燃料耗尽,在大气层中分解碎裂,完成了自己的使命。

 

稿件来源: 广州日报
编辑: 木子
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