南極洲

南極洲是地球最南端的洲，位於南半球的南極區，是地理南極的所在地。南極洲大部分割槽域都在南極圈內，四周被南冰洋環繞。南極洲是世界上的第五大洲，其面積約為1,400萬平方公里，佔地球陸地面積的十分之一，排在亞洲、非洲、北美洲和南美洲之後，是大洋洲的兩倍。除了南極半島最北端的部分割槽域之外，全洲約98%的地方都被平均厚度1.9公里的冰層覆蓋著。南極洲是地球上最寒冷、乾燥、多風的大陸，是唯一橫跨所有經線的洲，平均海拔為2350公尺，是世界上平均海拔最高的洲，全境為冰雪覆蓋，佔地球冰蓋面積的80%以上。它沿岸地區的年降水量僅有200毫米，內陸地區更少。一年中最寒冷季節南極洲的平均溫度低至-63℃，1983年曾觀測最低溫度為-89.2℃。南極洲的本地物種有各類藻類、細菌、真菌、植物、原生生物以及一些可以適應寒冷環境的動物，例如企鵝、海豹、線蟲、緩步動物、蟎等。南極洲沒有永久居民，但每年居住在這裡的科研人員有一千至五千人。儘管很久之前已經有關於「未知的南方大陸」的神話故事與臆想，但直至1820年，俄羅斯探險家米哈伊爾·拉扎列夫和法比安·戈特利布·馮·別林斯高晉乘著沃斯托克號和戰船來到芬布林冰架時，人類才第一次目睹它的真容。由於南極洲氣候惡劣、資源缺乏以及地理孤立性，南極洲在十九世紀並沒有引起人們的注目。南極洲現在是法律意義上的共管領土，由南極條約體系成員國協商管轄。1959年，12個國家簽署《南極條約》，隨後有38個國家簽署。該條約意在支援科學研究及保護南極生物地理分佈區，並禁止在南極洲進行的一切軍事活動、核爆炸試驗以及處理放射物的行為。截至2016年，南極洲已建有135座常設科學考察站，陸續吸引四千多名來自世界各地的科學家到這裡進行科學實驗。命名和辭源.南極洲的英文名稱「Antarctica」源自羅馬化希臘語的陰性複合詞「antarktiké」分別取名自及。則於1856年1月26日登陸東部南極洲。1907年，在歐內斯特·沙克爾頓率領獵人號進行探索的時候，由領軍的小隊完成了人類歷史上首次攀爬埃裡伯斯火山並抵達地磁南極的任務，歸程則由道格拉斯·莫森領導。他在任務完成後又擔任了其他探險隊的領袖，直到1931年退休。此外，沙克爾頓和三名遠徵隊的隊員在1908年12月至1909年2月期間達成了人類史上的數個「第一次」：第一次到達羅斯冰架、第一次橫越橫貫南極山脈，以及第一次踏上南極高原。由挪威極地探險家阿蒙森帶領的一支南極探險隊乘坐前進號進發，於1911年12月14日成為了最早到達南極點的探險者。他們經由鯨灣走到阿塞爾海伯格冰川。一個月之後，斯科特的遠徵隊才到達南極點。在1930至1940年間，李察·柏德領導了幾次前往南極洲的飛行行動。他相信，不久後人們就會在南極洲實施機械化的並進行廣泛的地質和生物研究。然而，之後一段時間並沒有任何人再次踏上南極。1956年10月31日，由海軍少將帶領的一隊美國海軍小隊成功在南極洲降落。紐西蘭的是第一個獨自抵達南極洲的人。他於1972年乘著一艘名為冰鳥號的10米長鋼製單桅帆船登陸。目前，世界上有20個國家在南極洲建立了150多個科學考察基地。科考站.每年有來自28個國家的科學家在南極進行一系列實驗，這些實驗無法在其他環境進行。夏季有超過4000名科學家在中開展研究，到了冬天，人數減少至略多於1000名。麥克默多站是南極洲最大的考察站，能夠同時容納超過1000名科學家、訪客及遊客。研究者包括生物學家、地質學家、海洋學家、物理學家、天文學家、冰川學家以及氣象學家：地質學家主要研究板塊構造論、來自外太空的隕石以及與岡瓦那大陸解體有關的地質研究資料；冰川學家則集中於研究浮冰、季節性積雪、冰川和冰蓋的歷史及其動力學；生物學家除了研究野生動物外，也研究惡劣溫度環境與人類的出現對各種野生生物的適應及生存策略的影響；醫生研究極端溫度下病毒的傳播與人體的反應；在阿蒙森-史考特南極站的天體物理學家則研究天球以及宇宙微波背景輻射。由於高海拔地區大氣層稀薄、極低的氣溫使得大氣中水蒸氣含量較低，而且沒有光汙染，南極具有比地球上任何地方都清晰的太空視野。因此，在南極洲的天文學觀測結果比其他地區更好；此外，在阿蒙森-史考特南極站下方2公里有世界上最大的中微子望遠鏡，利用南極冰作為遮蔽層和觀測介質來觀測中微子。自20世紀70年代開始，在南極洲上方大氣層的臭氧層的研究成為一個重點研究方向。1985年，三名大英帝國科學家分析了在布倫特冰架上的哈雷研究站收集到的資料，發現南極洲上方的臭氧層存在一個“空洞”。人們最終證實臭氧層空洞是由人類產生的氯氟烴造成的。1989年，針對氯氟烴的蒙特婁議定書生效，人們估計臭氧層大約需要到2050至到2070年才能回歸到1980年的水平。而在當今破壞下，可能要等到22世紀。美國國家航空航天局2006年9月的衛星資料顯示，南極上方的臭氧層空洞面積已達到275萬平方公里，是有紀錄以來的最大值。目前研究者尚未完全瞭解臭氧層變稀對南極洲氣候的影響。2007年成立。藉助地球空間資訊科學技術和遙感技術，空間中心向美國聯邦政府資助的研究小組提供了地圖繪製服務。現在，該中心可以每45天繪製一遍完整的50公分精度南極地圖。2007年9月6日，以比利時為主導的國際極地基金會推出伊麗莎白公主站計畫。伊麗莎白公主站是第一個實現了零排放的極地科學站。它的主要研究方向是氣候變遷。作為2008年國際極地年活動的一部分，這個耗資1,750萬美元、由預製元件組裝的科學站於當年年底從比利時運往南極，用來研究和監測極地地區的環境狀態。比利時極地探險家阿蘭·休伯特將擔任科學站中氣候學、冰川學和微生物學研究計畫的專案總管。2008年1月，由休·科爾和大衛·沃恩帶領的雜誌發表研究成果：雷達影象結果表明，2200年前一座在南極冰蓋下的火山爆發。這次爆發將是近一萬年以來最大規模的火山爆發。在靠近派恩島冰川的哈德森山脈下的冰面上能夠找到火山灰的沉積物。2014年的一項研究表明東南極冰蓋在更新世期間至少變薄了500米。這個研究同時指出自末次冰盛期至今，即可能從距今約14,000年開始，東南極冰蓋變薄了不到50米。隕石.南極洲已知是最多隕石的地方，尤於東部南極洲。來自南極的隕石是研究太陽系早期組成的一個重要領域，多數是來自小行星帶之中若干小行星之間的碰撞形成隕石飛濺出去，並攜帶一些物質在太陽系中旅行，最終墜落到地球之上，但也有些可能是在行星上生成的。第一顆在南極洲發現的隕石是於1912年發現的。1969年，一個日本探險隊發現了9顆隕石，大多數都是在過去數百萬年落在冰層上的。冰層的運動將這些隕石集中到有阻擋的地點，例如山腳下。它們在降雪下面埋藏了幾個世紀之後，被風的侵蝕帶到了地表。與在地球上較溫暖地區收集到的隕石相比，南極隕石相對儲存完好。大量的隕石使得科學家們能夠更好地理解太陽系中隕石型別的豐度，以及隕石、小行星和彗星之間的關聯性。人們已經發現一些新型別和罕見的隕石。它們可能來自月球和火星受到撞擊而飛離的碎片。這些標本是辯論火星上是否有微生物的核心證據。因為隕石在太空中會吸收與記錄宇宙輻射，所以可以經由實驗室的研究確定隕石擊中地球的時間。除了墜落的時間，隕石還可以提供更多研究南極冰層環境的有用資訊。2006年，來自美國俄亥俄州立大學的一組研究人員使用NASA的GRACE衛星發現480公里寬的威爾克斯地隕石坑。這個隕石坑可能是在兩億五千萬年前形成的。2013年1月，在比利時南極隕石搜尋任務中，人們發現一顆重達18公斤的隕石，該隕石位於南森冰原上。2015年1月，科學家在博杜安國王冰架的表層雪發現了一個1.2公里的圓截面結構，初步推測其為隕石坑。另外，一張25年前的衛星影象恰好記錄過這個位置。冰體與全球海平面.由於臨近南極點，南極洲所接受到的太陽輻射相對較少。這意味著在這片極其寒冷的大陸上，水主要以冰的形式存在。南極洲絕大部分地區的降水較少，以降雪為主。降雪會逐漸積聚形成覆蓋土地的巨大冰蓋，而部分的冰蓋會形成向大陸邊緣流去的。南極洲海岸附近的海面上還漂浮著大量冰架。它們是由外流入海的冰川形成的。在每年的大多數時間內，海岸附近的溫度都足以低到令海水結冰。對南極冰蓋的研究有助於人們理解其對全球海平面及氣溫可能存在的影響。南極地區的海冰會在每年冬天增加，所增加的海冰大多會在夏季消融。這些冰是由海水凝結而成的，同時會在生成的水域中漂浮，因而並不會導致海平面上升。南極洲附近的海冰覆蓋面積近幾十年來沒有發生太大的變化，但相關研究人員尚沒有掌握其厚度的變化情況。冰架融解並不會對海平面產生太大的影響，這一點可以從浮力原理以及水與冰的密度關係可以輕易推得，然而如果考慮形成冰架的冰來自南極內陸這一點的話，從整體而言冰架融解還是會導致全球海平面上升，儘管部分的融解水可能會隨著降雪重回陸地。近幾十年來，南極洲海岸附近，特別是南極半島周圍發生了幾次劇烈的冰架崩塌。相關研究人員還擔心冰架的擾動會導致內陸冰體加速外流。南極洲內陸的冰體涵藏著全世界約70%的淡水資源。這個冰蓋中的冰會隨降雪增加，而隨外流至海減少。整體而言，其體量每年會淨增加約，從而令全球海平面每年平均下降左右。佔據南極大陸絕大部分的東部南極洲的基土普遍高於海平面。這塊寒冷地區的降雪會慢慢累積形成冰，部分還會形成外流至海的冰川。相關人員認為東南極冰蓋的體積增減總體處於平衡，有時冰蓋體積還會略為增加。然而該地區的某些區域還是出現了冰加速外流的跡象。全球暖化對南極洲的影響.南極部分地區的氣溫正在升高，尤其是在南極半島附近。一份發表於2009年的研究報告顯示，南極大陸在1957年至2006年間每十年平均升溫0.05℃以上，西部南極洲在50年間每十年升溫0.1℃以上。這個現象在冬春兩季尤為明顯，而變暖現象會被東部南極洲的秋季降溫現象部分抵消。同時還有研究顯示南極洲變暖現象是人類二氧化碳的排放造成的，不過這個說法目前仍存在爭議。儘管西部南極洲表面升溫幅度很大，卻沒有造成該地區冰層的大面積融解，也沒有直接影響西南極冰蓋對海平面升高的作用。相反，近年來冰川加速外流被認為是由大陸架附近深海流入的溫暖海水造成。南極半島對於海平面的淨影響更有可能是幅度更大的大氣變暖所導致的。2002年，位於南極半島的拉森冰架崩塌。2008年2月28日至3月8日間，位於南極半島西南側的威爾金斯冰架中約570平方公里的冰體也發生了崩塌。剩餘的15,000平方公里冰體被一條寬約6公里的冰帶支撐著，也處在崩塌的邊緣。2009年4月5日，這塊冰體徹底崩塌。據美國國家航空航天局的報告，2005年，南極大陸表面冰層發生30年內面積最大的融解，一塊麵積與美國加利福尼亞州差不多的冰層在短暫的融解之後又再度冰封。這可能是當地高達5℃的氣溫造成的。一份發表於2013年的研究報告顯示，西部南極洲的中部可能是地球上面溫度上升最快的區域之一。研究人員展示了伯德站1958年至2010年的年平均溫度記錄，說明這一地區的年平均氣溫在這段時間線性升高了2.4±1.2℃。臭氧層空洞.每年的8月至10月，南極洲上空會出現臭氧層空洞。在這一區域內，大氣中臭氧含量相當低。這個空洞幾乎覆蓋了整個南極大陸。1985年，英國的一支南極研究團隊在其於《自然》雜誌發表的一篇文章中描述了臭氧層空洞。這一報告引起了世界對於這一問題的重視。自從被觀察到以來，臭氧層空洞的面積一直居高不下。2006年9月，其面積達到了有記錄以來的最大值。而據已有的記錄，存在時間最長的空洞會一直存在到來年的1月初。臭氧層空洞是由釋放入大氣中的氯氟烴造成的，這種物質會催化臭氧轉化為氧氣。一些科學研究結果顯示臭氧層空洞是南極洲乃至南半球其他區域氣候變化的主導因素之一。臭氧可以吸收大量輻射入平流層的紫外線，並轉化為熱。南極洲上空的臭氧層空洞會造成這一地區的平流層的溫度下降左右。這一效應會使大陸周圍的西風形成的極地渦旋增強，南極點附近的冷空氣不能外流，進一步導致南極洲東部的冰層的溫度降低，而使南極洲周圍區域，特別是南極半島的冰層溫度升高，促使該地的冰層加速熔化。相關模型分析還表明，臭氧層空洞以及增強的極地渦旋也是近來南極大陸海岸附近浮冰增多的原因之一。註釋.