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征服不可接近之极

2008-03-06访

走近科学 2008年3期
关键词:考察队冰盖冰山

重 访

1984年10月20日,中国人组建的第一支南极科学考察队在上海整装待发;

一艘不具备极地航行能力的考察船;

一条从未走过的航行线路;

迎接他们的将是一次怎样的历程?

南极洲又被称为第七大陆,是地球上海拔最高、最遥远、也是最孤独的一块大陆。人类对南极的探索开始于16世纪。此后,各个国家之间展开了激烈的竞争。到了1959年,已经有20多个国家在南极大陆最有利的地理位置建立了自己的科学考察站,为了和平地利用南极洲的资源,这一年的12月1日,美、英等12个国家签署了《南极条约》。直到这个时候,中国人对南极的考察还是一片空白。时间转眼到了1983年,《南极条约》的成员国已经增加到28个,此时的中国刚刚加入《南极条约》。

1983年9月,《南极条约》第十二次会议在澳大利亚的海滨城市堪培拉举行。中国代表团以非协商国身份首次参加了会议。上个世纪八十年代的中国南极科研事业处于刚起步的阶段,还没有在南极大陆建立自己的科学考察站,因而拿不出有分量的科研成果,在南极事务中只有义务而不享有权利。

堂堂10亿人口的中国代表团,在会上没有发言权,没有表决权,面对如此尴尬的处境,代表成员之一的郭琨发下这样的誓言:中国不在南极建成考察站,我绝不再参加这样的会议。

同心协力筑“长城”

1984年10月,一支由海军军人、科学家、船员、记者等组成的队伍在上海整装待发。他们是中国人组建的第一支南极科学考察队,考察队的副队长正是在澳大利亚堪培拉发下誓言的郭琨。

郭琨:当时我们考察队提出的口号是什么呢?振兴中华,为国争光,用我们的血肉筑起我们新的长城,一定要在南极打一个速决的漂亮仗,建成我们国家第一个科学考察站——长城站。

南极极度的严寒和多变的气候随时威胁着人的生命,要在南极大陆上建立一座科学考察站是一项浩繁的工程,需要将500多吨物资从中国运抵万里之外的冰雪荒原,并在那里建成一个规模相当于微缩小城市的科学考察站。

首次赴南极的中国考察队一切准备都相当简陋。队员们每人只发了一套羽绒衣裤及皮靴,食物大多是速冻和罐头食品。在591名队员中仅有几人曾经随外国的船只踏足过南极大陆。航行所用的船只 “向阳红十号”是一艘不具备极地航行能力的普通远洋科学考察船。没有任何建站经验的中国人怀着忐忑的心情开始了首次的南极之行。

考察队的航海线路是一条中国人从未航行过的漫长旅途,从上海出发的航程首先将斜穿整个太平洋到阿根廷的乌苏怀亚,稍做调整补给后再开往南极半岛的乔治王岛,并在岛上建立起中国第一个科学考察站——长城站。整个航程将用一个多月的时间来完成,其间队员们要经过5个风带,4个季节,13个时区,人的生物钟都将紊乱。

行程过半后,船队终于抵达赤道附近。按照国际惯例,凡是穿越赤道的船都要举行一次赤道狂欢活动,并且颁发过赤道证书。

接下来的航程中,迎接他们的是让所有老水手、老船员谈虎色变的西风带。这是从上海到乌斯怀亚必须经过的5个风带之一,常年刮着9级西风,12级的暴风也是常有的事。即使万吨巨轮在这样的风暴中也如同小渔船一样不堪颠簸。 “向阳红十号”遇到了出发以来的第一次严峻考验。

郭琨:那风浪特别大,西风带的海浪一般都有十来米高,整个的浪,哗就从船头一直扑到船尾,船忽地冲到浪尖上,忽地又跌到浪谷。

邵振堂(摄影师):我们睡觉都是用绑带绑上的,浪来了,我们的橘子,水果,一箱一箱,一个浪来刹那就不见了,都飞出去了,人要不捆住的话,人也飞出去了。

太平洋风浪的颠簸更使得队员们食欲不振,每顿饭到餐厅就餐的人员不到总数的1/3。即使精心准备的饭菜让人有了胃口,突如其来的风浪也会让队员们吃得颇费周折。

刘小汉(地质专家):一个大浪涌过来,那船哗一下就歪了,好像有30多度,反正倾斜得非常厉害,很多人都摔倒了,在地上滚,连人带椅子带菜带汤都滚到一边去了。很多好菜就飞出去了,其中就有一盘大虾,特别香特别想吃,哗那个菜就出去了,我在地上滚着,一把就把这盘子接住了,然后端回来,大家又回来接着吃。

1984年12月26日,“向阳红十号”考察船缓缓驶入南极洲乔治王岛的麦克斯韦尔湾,南极陆地一点一点靠近了。考察船的到来惊扰了岸上嬉戏的企鹅们。正当队员们兴奋欢呼,极目远眺的时候,在中国考察队预定修建长城站的地方出现了一幕让所有人心里一凉的景象:在我们要登陆那个海滩,竖起了一面国旗。是南美洲一个国家乌拉圭,建了几栋小房子,一面国旗在那儿飘扬。南极大陆无国界,国际惯例实行的是实际存在原则,即谁先占据,谁就在这片区域拥有了优先权。中国人的首次南极之行还未踏上陆地就遭遇挫折。

一切只得从头开始。

鄂栋臣(测绘专家):寻找了多天,在费尔德斯半岛头上看到有一片海滩,登陆一看,地基很稳定,5级台基。

考察队将这块海滩确定为中国长城站的站址,鄂栋臣在手画的一张草图上写下中国人在南极命名的第一个地方:长城海湾。

1984年12月30日15点16分,登上乔治王岛,这是中国第一支南极考察队首次登上南极大地(图1), 中国的五星红旗从此在南极大陆飘舞飞扬。

(1)中国南极科考队首次登上南极大陆

接踵而来的南极恶劣天气,又拦在这500多名首次踏足这块土地的队员面前。

从考察队登陆一直到科考站建成,暴风雪26天,暴风雨25天,晴天只有8天,南极的天气像抽风,暴风雪说来哗就来了,一会儿便乌天黑地。就几分钟,整个帐篷都给压塌了。前16天住在帐篷里头,没有取暖设备,因为还没有发电,夜里冻得起来拿铁锹铲鹅卵石活动取暖。

首次登上南极大陆的队员们所要面对的问题远不止边界和天气,由于所登陆的是自然海岸,大部分物资无法直接运上岸,必须修建一个临时码头用以中转建站物资。由于没有经验,出发前考察队根本就没有准备修码头的施工机械。

不得已,队员们只有赤膊上阵,完全靠人力在南极冰冷的海水中搭建钢管架。

郭琨: 这个码头长29米,宽6.2米,水深1米,要穿上水衣站在冰冷的海水里面,把100多根钢管打到海底一米多深处,海军突击队员们站在冰冷的海水里,时常被浪给冲倒,被风给吹倒,海水灌进水衣里,冰凉冰凉,如同刀割一样。

邵振堂(摄影师):那风像雹子似的,那雪是一粒一粒的,不是飘飘而下的那种雪,打在脸上,生疼生疼的。没过一会儿太阳又出来了,太阳出来我们还是继续干,不管怎么样,刮风也好,下雪也好,整个过程就在那10分钟之内反复循环。

刘小汉(地质专家):码头是建好又塌,塌了再建。巨大的海浪,如同大冰山撞击,它轻轻一撞,码头就垮了,又得重修;又垮,反复垮反复修,又没有专业机械设备,全靠人力。

整整5天5夜的拼搏,码头终于修建成功。它打通了修建长城站的最大难关。(图2)随着物资的到位,建站工作终于开始了建造房屋。在紧张施工的空隙,郭琨在心里默默盘算着时间:考察队必须赶在南极冬季来临前安全撤离南极大陆,否则 “向阳红十号”将彻底被冻结在南极的冰海中。所有人都加入到了高强度的劳动中。

(2)科考队员们正昆张忙碌地运输物资

无论是工程师、教授、博士、工人、记者,也不管什么地位,什么职务,每个人都是修码头的码头工,搬物资的搬运工,建房子的建筑工。搅水泥,拧大螺丝钉,扛梁......每天干20个小时,人人都极度疲劳,只要站在那里不说话,一分钟马上睡着。

1985年2月20日,中国人在暴风雪的故乡创造出一个新的纪录:45天建成一座长年科学考察站——长城站(图3)。

(3)图组:长城站从奠基(上图)到胜利竣工(下图)仅用了45天

当附近外国考察站的代表应邀来参加我们的落成典礼时,他们都特别惊讶,啊,你们不是上个月才来的吗?这房子都已经盖好了?俄罗斯,智利,阿根廷的站长,都感到不可思议,怎么搞的,怎么那么快。

落成典礼开始,五星红旗冉冉升起。整个长城站沸腾起来,有人愣把铜锣敲出了一个洞。

长城站建立8个月后的1985年10月,在布鲁塞尔召开的16届南极事务协商国会议,中国终于正式取得了协约国的地位。中国的南极科考事业从此翻开了崭新的一页。

冰海艰难建“中山”

我国在南极的第一个长年科学考察站——长城站,由于位置在南极圈以外,进行科考的范围有限。1988年,中国国家海洋局作出决定:在南极圈以内的拉斯曼丘陵建立我国第二个科学考察站——中山站。它除了可对南极内陆进行更加深入的研究外。还能使我们国家在国际组织中,国际会议中,发言更有份量。

1989年10月31日,中国第五次南极考察队乘“极地号”考察船从上海出发奔赴南极。

担负此次建站任务的“极地号”是一艘从芬兰购进的旧抗冰船,这次航行对于它以及中国考察队来说都是一次超越极限的行动。一艘普通抗冰船要穿过20海里南极海冰的封锁,注定是一次经受生死考验的艰难航程。

中山站的位置在南极大陆圈内,气候条件更加恶劣。建考察站,条件异常艰苦,要付出非常大的,甚至是血的代价。进入东南极和西南极完全不一样,南极夏天都是八九层的浮冰,整个海面80%~90%被浮冰覆盖。给船只航行造成巨大的危险和障碍(图4)。

(4)被浮冰包围的“极地号”

南极的冰 ,特别是在南极大冰盖下面的年代久远的冰,它的硬度远远超过了合成钢的硬度。“极地号”刚刚进入南纬60度附近就碰上了90%以上的大片浮冰。别看“极地号”吨位1.5万吨,却毫无破冰的能力,只能抗1米厚的冰。当时船被浮冰撞出一个差不多60多厘米直径的洞,水哗哗地流了进去。为保证船只安全航行,平时由二副三副操纵的船改由船长魏文良亲自操作,速度也严格控制在每小时10海里左右。

“极地号”小心航行,有惊无险地穿越着浮冰区,渐渐靠近了南极大陆,修建中山站的拉斯曼丘陵已遥遥在望,距离仅20多海里,可是这20多海里被冰层挡住,像200年前的英国探险家库克船长一样,看见了却进不去。

在学术上这些与大陆连接在一起的冰层被称作陆原冰,横亘在队员们面前的一望无际连成整体的陆原冰带,宽达24公里,冰厚2米~3米。船只必须穿过它才能抵达南极大陆的拉斯曼丘陵,此时,不具备破冰能力的“极地”号每前进一步都十分艰难.。

“极地号”每天都在寻找入口,却又无法靠近。好不容易前进了几百米,碰到水温洋流的异常变化,又会倒退好几公里,这样的情形持续了整整20天。最后,这段百转千徊似的行程终于出现了转机。1月14日那天,涨潮了。在“极地号”前进方向上,有两块很大的浮冰。中间留了一个很窄的通道。船长把速度放得非常非常慢,困兽犹斗的“极地号”带着船头的大洞近乎疯狂地向陆原冰发起了最后的冲击。依靠自身的重量,一米一米地压碎坚冰东倒西歪地往前爬。当天晚上19点20分,竟然一气拱到了距离(前)苏联进步站的海岸只有370米的海域。队员们完全沉浸在胜利穿越陆原冰的喜悦之中。谁也没想到此时危险又一次降临。

南极考察史上罕见的特大冰崩发生了。距船800米处的南极大陆巨大的冰盖突然断裂。断面长达1.5海里的冰山,迅猛推向海中,布满了10平方公里的海面。腾空而起的烟雾云、威力巨大的冲击波、数十米高的涌浪柱伴着大冰块挤压断裂的巨大声响一起向“极地号”袭来。

短短几分钟,冰崩造成的大面积浮冰和冰山迅速将长达150米的“极地号”包围。而此时,冰崩并未停止,大量的冰山继续从上百米高的冰盖上坍塌下来,不断涌来的浮冰和冰山威胁着“极地号”和全体船员的安全(图5)。

(5)冰崩围困着“极地号”

郭琨:当时就广播,全体队员马上从船舱都上了甲板,围在船头。记者给大伙照相,照完了以后才知道紧张得都忘了打开镜头了。老天有眼,就在离我们那船两三米的地方,冰山停住了。因为什么呢,它搁浅了,这等于救了我们。后来我们从船上都可以直接摸到那个冰山。

这两座冰山在最危急的时刻挽救了“极地号”和整个中国南极科学察队。

这也许是迄今为止,中国南极科学考察史上所遭遇的最为壮观和危险的一次灾难。幸运的是在数次冰崩后,“极地号”居然奇迹般地完整保存下来。冰崩停止后,“极地号”四周的景象让队员们触目惊心:冰崩使大量的冰山堆积海湾,完全堵死了“极地号”的退路,也时刻威胁着船的安全,却也应了“祸兮福所倚”的古训,因为要不是头一天“极地号”疯狂地往里拱,我们的船将毫无疑问地被冰山所吞没,逃脱不了灭顶之灾。

此时,谁也无法预料下一次冰崩会在什么时候到来。大家采取的第一步措施便是以最快的速度将人员疏散到岸边,以便在最坏的情况下尽可能地挽回损失。

这个时候队里决定,要把22名队员,相对的老弱病残者输送到岸边去。剩下的年轻力壮的队员留在船上坚守岗位。宣布完了以后谁都不动。平时热闹的船只现在变得格外安静。“极地号”早已在冰山和浮冰的包围中动弹不得,难道只能这样等着下一次冰崩将“极地号”彻底撞沉到海底吗?

郭琨:在这种情况下怎么办?当时我提出了一个口号:振作精神 战胜冰崩;成立一个抢险组。如何突围,天气成了最关键的因素。因为只能等洋流或者大风使周围的冰山移动才有突围的希望。

奇迹在第7天出现了!由于潮汐、风浪等变化,包围着极地号的冰山出现了明显松动。终于,在1月21日,队员们惊喜地发现,在缓缓移动的冰山中,出现了一线生机。

郭琨:突然我们在冰山之间看到外面的一条水路,冰裂开了一条缝。顺着这个口露出了水面(图6)。我们回来跟船长商量能不能冲?船长说可以冲出去。

(6)冰面上的一线生机

这是一个关键的决定,也是一个艰难的决定,是否能把握住机会,将巨大的船身调转方向冲出包围,大家把希望都寄托在了船长魏文良的身上。

这无疑是一个极其冒险的选择,当“极地号”从两座冰山之间穿越时,水流的变化随时有可能让两座冰山同时向船只挤压,造成冰海沉船的悲剧。 但幸运再次降临中国考察队。

“极地号”挣扎着启动了,果断地擦着冰山逃出了重围。当大船开到了开阔水域,安全了,往后看,两个冰山又合上了。

对死里逃生的船员们来说,这次的胜利只是暂时的,因为此时已经是1月21日,留给他们建中山站的时间只剩下一个多月了。

在南极短暂的夏天过去以前必须建成中山站,在种种不利的条件下,队员们唯一能做的便是抢时间。随后的日子里,116名队员在拉斯曼丘陵展开了最艰苦、最狂热的建站工作。

搅拌混凝土这个工序牵动着全部基础工程的神经:量大、活儿重,运转不停。100斤一袋的石子和水泥必须一把提起来,迅速地倒入料斗,连续地往返,平均每人每天提运的重量达到20吨。相当于国内同工种4倍的工作量。几天下来,队员们的手指和手臂疼得几乎不能动弹。

1989年2月26日,116名队员用平均每天十七八个小时的劳动,使中国南极中山站胜利竣工,又创造了一项新纪录:在南极用28天建成考察站(图7)。当用自己的血汗和双手建造的中国南极中山站在风雪中伫立时,几条硬汉子坐在宴会桌前,不禁流下了热泪。随着中山站的建成,中国对南极展开了多项研究。1991年我国实施的科考“八五”计划中,有几十个极地学科的科研成果跨入了世界的先进行列。

(7)中国南极“中山站”

登上冰盖 征服极限

冰架是与海岸相连接的巨冰,它完全漂浮在水面上。拉森B冰架厚约220米,至少形成于400年前,2002年它坍塌了,面积达3500平方公里,创30年之最。

冰架的崩塌,就是一种指针,一是说,全球气候变暖对南极产生了明显的影响,冰架才坍塌;第二,南极冰架的崩塌,对全球气候变化又产生非常重要的影响。

南极是否会在几十年内变成无冰世界呢?拉森B冰架坍塌后8个月,中国南极科考队前往埃默里冰架。这是中国人第一次对冰架进行科学考察。

南极大陆周边的海岸线上有近50%的地方都发育了冰架,规模巨大的冰架是南极特有的景观。埃默里冰架是南极三大冰架之一。科考队员们在埃默里冰架上布设了5个观察点。通过对这些点的反复测量,推算出冰架的流速。测冰流速的目的主要是研究冰川的物质平衡,冰川肯定是在运动的,那么冰川每年流向大海有多少冰,降雪在南极又要积累多少冰。从而研究全球气候和南极之间的互相影响。

中国冰架考察队首次登上埃默里冰架,还要研究冰架与海洋之间的互相作用,而研究的前提之一就是要钻取到冰芯。

冰芯为什么能够帮助科学家研究气候呢?不同深度的冰里卷入的微粒和气体来自于不同时代的大气,通过研究这些微粒和气体,就可以推算出那个时代的气候情况。在冰架最表层的80米中,每30厘米冰芯反映1年的气候变化。那些“高龄”冰芯能告诉科学家们的信息就更多了。

冰架厚达几百米,目前只有少数国家才能穿透它。

按照预想的那样,科考队钻取到了埃默里冰架最底层的冰芯。同时,还钻取到了冰架下部的海洋冰。海洋冰,是由海水再冻结而成的一种特殊的冰体。

这种珍贵的样品能够分析冰架下面生物,微生物的特征,化学成分,以及海洋与冰架间的相互作用,等等。

埃默里冰架考察,钻取了300多米深的冰芯,这些珍贵的样品可以反映百万年的地球气候变化情况;获得了20米的连续海冰冰芯;测量出冰流速每天运动约2.5米。

除了获取冰架的冰芯,获取冰盖的冰芯也是研究全球气候变暖的重要依据。如果能在南极冰盖的最高点进行冰芯钻探,就有可能找到南极最古老的冰。这些冰是原始堆积形成的,也是南极冷源的中心区,储存着全球的气候和大气环境信息。这些信息以及在其他各方面的科学意义是地球上其他任何科学观测所无法代替的。为了使我国科学家获得珍贵的第一手资料,提升今后我国在南极事务上的发言权和影响力。 中国科学考察队准备迎接新的挑战,——向南极冰盖的最高点挺进。

冰盖,主要指陆地平原。我们通常所说的平原,是由土壤构成的,而这里,构成平原的是冰。南极大陆98%的面积都被平均厚度达2400多米的冰盖覆盖着,这些冰盖的最高点就是被称作“不可接近之极”的DOME-A。

DOME-A之所以被称作不可接近之极,和当时的科考条件不无关系。事实上,直到此时,南极的雪地车也几乎没有到达过海拔3800米以上的地区。而DOME A位于海拔4000米以上,这里即使夏季,气温也在-50℃左右,是地球上地表温度最低的地方。而空气中稀薄的氧含量和极低的气压,更是科考队员和机器设备所没有经历过的。DOME-A是南极最重要的考察点之一,中国希望在DOME-A上建立第三个科学考察站,因此就需要对它的各种条件进行准确的前期考察。

2004年12月12日,中国南极内陆冰盖队正式向DOME-A挺进(图8)。

(8)进入DOME-A架设气象观测设备

尽管李院生队长一再以拥有现代化的装备来鼓励大家,但5天之后,他和队友孙波在夜间探路时,还是遇到了麻烦。他们开着雪地摩托车,在行进10公里之后,摩托车一下子翻了,掉到一个雪坑里面,与“雪龙号”和中山站都失去了联系。最后大家费了好大劲才把他们挖上来。

孙波(第21次南极考察队内陆冰盖队 队员):风将雪吹起来,异常寒冷,地面凹凸不平,看不清楚,这时候我真是体会到一个人在南极冰雪世界里,那种非常无助的感觉。

对于深入内陆冰盖的科考队员来说,不仅骑着摩托车出去考察会有危险,即便坐着直升飞机,危险也同样存在。

向DOME-A挺进的计划从1992年开始筹备以来,一直在分阶段的实施中。此前,已经有过3次科考行动。在1999年第15次南极科考队考察返回时还特意留下了标识物。可是,南极内陆风力平均都在7级以上。经过了五六年之后,当时留下的那些标识物是否还在呢?

2005年,当科考队员再次踏上这条熟悉的道路时,他们迫切地寻找着1999年留下的标识物。

在这次的南极内陆冰盖队中,有5名队员是经历了这两次相隔6年的DOME-A区域科考的。当看到当年留下的,现已斑驳褪色的国旗时,他们感慨万千,热泪盈眶。

徐霞兴(机械师):那五星红旗一展开,一飘的时候,哎呀,让人热血沸腾。

2005年1月9日,中国南极内陆冰盖队到达了DOME-A的“北高点”,人类首次进入南极冰盖DOME-A核心区域。

内陆冰盖队用了5天的时间,在方圆几十公里的范围里,终于测量出DOME-A的最高点所在。

李院生(南极内陆冰盖科考队队长):2005年1月18日,中山时零点一刻,北京时间三点一刻,我们终于确定了南极冰盖最高点的位置。到达DOME-A区域,寻找DOME-A的最高点,是我国极地科学家多年的梦想,今天,这个梦想终于在我们手中实现了,这就是DOME A的最高点。

这是人类首次登上南极内陆冰盖之巅(图9)。为了纪念这一历史时刻,当天,内陆冰盖队和首都北京,同时升起了五星红旗。从传输回来的画面中,人们看到了科考队员在DOME-A上搭帐篷、钻冰芯的全过程。

(9)中国南极科考队登上南极内陆冰盖之颠

从DOME-A撤离时,每天行程是90多公里,第三天竟开了180公里,连续开车20个小时。

在白皑皑的南极内陆狂奔了18天之后,终于,他们看到了大海。

看到大海,意味着内陆冰盖考察的结束,意味着就要安全回到南极中国中山站了。中国内陆冰盖队成功地登上了DOME-A,之后又安全地返回。DOME-A,对于中国人来说,已经不再是不可接近之极。

孙波(冰川学家):我控制不住我的泪水,我流了一个小时的泪,我一个人坐在后面,哎呀,我就把我们过去的63天,反反复复在脑中重映所经历的场景,让人百感交加,不知道当时是什么滋味,泪水只是流啊,流啊......

进入DOME-A,中国内陆冰盖队采集到了研究南极大陆最重要的冈博采夫山脉的实体样本。而从DOME-A上获取的两千年前的冰芯,更可以直接服务于冰盖稳定性的研究,服务于预测全球气温的变化。现在,全世界的科学家都可以通过互联网,拿到由中国从DOME-A上发出的气象数据。 中国,已经成为世界南极科考研究领域的重要一员。

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