[中配]如何理解南極洲的冰封歷史？

5300萬年前,這裏如此溫暖,以至於棕櫚樹嚴暗生長,空氣溫度超過20攝氏度。 然而,最近在這個地方記錄到的溫度達到了零下89.2攝氏度,它是世界上第五大洲。 99%的地區被冰覆蓋,平均厚度約爲2公里,它包含了約80%的地球淡水。 除非你的智齒和藍尾被摘除,否則你不被允許去那裏,這是南極洲。 但它發生了什麼?爲什麼它完全被冰覆蓋?讓我們想辦法解決它。 誰使南極洲冰封的? 讓我們打開世界地圖,看到了嗎? 南美洲在這裏,南極洲在這裏,遠在下面,它們之間隔着1000公里的冰冷海洋。 感覺一直都是這樣的。 但在早期新生代時期,約5000萬到4000萬年前,南極半島,這個大陸向北延伸的部分,幾乎達到了南美洲。 它們之間沒有陸橋,但也沒有開闊的水域。 相反,那裏有島嶼和淺海,就像小溪中的墊腳石一樣,大陸緩慢地飄移,速度如同指甲生長,每年幾英寸。 因此,長期以來,它們之間沒有深的通道讓海洋能夠自由流動。 但這個深度爲什麼重要呢? 畢竟只要有縫隙,水就會流動,這有什麼區別呢? 一個很大的。 這些淺水區像一個巨大的過濾器,水流過,但不是以單一的流動方式,水流分開,纏繞在一起,失去了方向。 與其說有一條強有力的通道,不如說是一種混亂的漩渦和迂迴的組合。 這就是爲什麼這個系統沒有起到真正通道的作用。 水流交織在一起,旋轉着,向不同的方向推曲,赤道的溫水延伸到南方並被困在那裏。 年復一年,世紀復世紀,它溫暖了南極洲的海岸。 因此,當時南極洲的氣溫在夏季大約爲10-15攝氏度,50-60華氏度,而冬季則爲0-5攝氏度,32-40華氏度。 沿海地區長出了森林,當然不是叢林,更像是泰加林和新西蘭海灘森林的交匯,南方海灘,南方菊,松柏和蕨類植物。 這些樹木並不高大,而是矮壯,適應了漫長的極夜,但它們每個夏天都會生長。 這些森林充滿了各種生物,昆蟲,甲蟲,蒼蠅,還有一些類似原始黃蜂的生物。 土壤裏滿是蟲子,千足蟲和一些小型地面生物,沒有什麼壯觀的,但這是一個完全功能的生態系統。 接下來事情就變得更加有趣,有代類動物在南極森林中漫遊,它們是現代代屬和附屬的親戚。 體型小巧,約有貓或狗的大小,它們在森林地面上翻找,吃蟲子,啃根。 那裏還有鳥類,巨大的,不會飛的掠食者,幾乎有兩米高,類似南美的兇猛生物。 雖然個頭較小,它們捕獵小生物,親佔巢穴,普遍主宰着食物鏈。 企鵝在沿海水域游泳,但與我們今天所知的那些企鵝相比,簡直是微不足道。 這些是真正的怪物,一些物種的高度達到1.5到2米,體重可以達到80公斤,差不多是一個大型人類的大小。 在浩瀚的開放海域,早期的遊齒鯨在吸系和捕獵,並不像今天那麼巨大,而是介於海豚和虎鯨之間。 它們捕獵魚類,魷魚,甚至可能襲擊企鵝。 然而所有這些生命都懸掛在一根脆弱的細線上,即兩大洲之間的潛水域。 而在那些年中,海洋一直在等待做一件險惡的事情,最終它終於這樣做了。 乍一看,一切都緩慢展開,歷史數千年。 但是在行星曆史的尺度上,這就像是一個巨大的行星大壩突然破裂,這後來被稱爲德雷克海峽。 地質學家說,這一切發生在兩個階段。 首先,洲塊沿着構造板塊之間的斷層線緩慢分離,狹窄的海洋海峽出現了,儘管它們不穩定且容易被堵塞。 直到漸新式末期,約三千五百萬年前,這一地區才轉變爲類似於一個能夠讓海洋洋流順暢流動的海洋通道。 從行星的角度來看,這就好像海洋被解放了一樣。 溫暖的水仍然抵達南極海岸,但不再那麼穩定,稍晚一些,稍微弱一些。 這些變化經過數千年逐漸積累,於是冰開始登場。 只要海洋帶來熱量,南極沿海的海冰就保持着季節性。 但是一旦冰開始停留,一切迅速惡化。 冰面反射陽光,下面的水冷卻得更徹底,下一季從更寒冷的基線開始,每一年帶來一點更多的冰和一點更少的熱。 水流穿過地狹,越走越長,越加順暢。 熱量不再停留在南極洲的海岸附近,它被帶走了。 這塊大陸被一圈巨大的流動水環繞,速度可達每小時四公里,寬度超過一千英里,體積超過地球所有河流的總和。 這個環就像一道牆,南極洲曾經並不是冰封的,它就是不再得到溫暖。 當這一過程過於極端時,地區氣候轉變爲一種新的狀態,變得持續寒冷。 大約在三千四百萬年前,這個系統首次越過了一個門檻,一個無法回頭的節點。 冰不再像季節性現象那樣表現,它不再僅僅是天氣的一個結果,而成爲地理的一部分。 這個大陸之所以開始積累冰並不是因爲每一年的情況都比前一年更糟,而是因爲冰的存在本身改變了一切。 從這一刻起,南極洲開始更多地影響氣候,而不是被氣候所影響。 它演變成一個自我維持的寒冷源,不斷強化自己,並將其影響擴散到海洋和大氣中。 對陸地生物來說,這並不是一個突然的世界末日,而是一個逐漸失去適宜生存條件的過程。 但長遠來看,這對南極洲的生態系統產生了毀滅性的影響。 那一時代的生態系統是在溫和的海洋氣候下形成的。 森林,土壤,海岸帶,所有這些都在一個基本條件下運作,冰必須在至少一部分年裏後退。 一旦冰層不再完全後退,一切開始崩潰。 首先是時間表,夏天變得越來越短,土壤再也沒有時間變暖,植物無法完成其完整的生長週期。 起初這看起來像是一系列糟糕的年份,接着又像是一連串失策的季節。 最終顯而易見的問題並不是單獨的冬天,而是氣候模式本身。 即使在最溫暖的時期,適合生命生存的條件也不再組合成可行的狀態。 森林枯萎是因爲沒有一個穩定的生長窗口。 隨着森林的消失,沿海生態系統也隨之消亡,接着依賴土壤和植被的一切都相繼消失,陸地食物鏈崩潰了。 生活沒有消失,土地只是在開始遵循新的規則。 夏季變得太短太冷,森林停止生長,食物鏈崩潰,只有兩個選擇,離開或消失。 只剩下那些名副其實生活在海里的生物,企鵝和海洋動物對它們來說岸邊僅僅是一個休息和繁殖的地方。 從本質上講,南極洲相對迅速地完全退出了陸地進化。 看起來這個故事在這裏結束,但事情卻在此出現了意想不到的轉折。 當南極洲的陸地緩慢退出遊戲時,環繞它的海洋開始繁榮。 冷水密度更大,因此更容易下沉,從而導致海洋頻繁發生垂直循環,並從深處吸取氧分。 南冰洋逐漸變冷,但食物仍然豐富,穩定性逐漸顯現,浮游生物不再依靠一次又一次的偶然繁盛生存,它變得豐富而穩定。 這意味着整個食物鏈現在可以建立在一個可靠的基礎上,在這裏完全不同的進化策略開始顯現出成效。 在這樣的海洋中,速度、靈活性或聰明才智已不再重要,處理大量水和食物的能力更加有利。 不是爲了捕獵,而是生活在那裏,獵物實在太多,以至於永遠用不完。 這就是爲什麼在這個時刻,我們現在認爲的冷水物種開始紮根在這裏。 企鵝是首個全力以赴的,它們不再只是偶爾游泳的鳥類,而是將陸地視作緊緊休息的地方的動物,在冷水中它們比在岸上更自信。 海洋越冷,食物供應越穩定,飛行的意義就越小,而深潛和延長潛水的優勢則越大,土地不再作爲生態系統所需,一條狹窄的岩石和冰塊帶就足夠了。 在南極沿海海域,一類特殊的魚類——諾託魚鼠開始紮下了穩固的根基,那時它們只是耐寒的底棲魚,但隨着時間的推移,它們形成了自己獨特的南極魚類種群。 今天我們對它們的後代非常瞭解,南極雪魚血液中含有防凍蛋白的特型冰魚,以及其他以冰冷水域爲正常棲息地的物種。 最後是鯨魚,爲了明確降溫並沒有創造鯨魚,它們早已存在,然而正是這種海洋格局使它們能夠紮根並向巨型過濾設施演化。 在寒冷而食物豐富的海洋中,大型緩慢移動的綠石性生物首次成爲一種進化上的優勢生命形式,鯨魚種群因此激增,因爲海洋提供的食物比之前更多。 結果是一個明顯的平衡,南極洲失去了作爲可居住空間的陸地面積,但這第一次周圍的海洋成爲了一個生命能夠擴展的環境。 同樣的地理變化,德雷克海峽的開通實際上導致了一個大陸的消亡,同時創造了適合地球上最大動物出現的條件。