科學家早就知道，在過去100萬年內的某個時間點，格陵蘭島的大部分地區是無冰的。在島上的西北高地上，矮矮的苔原沐浴在陽光下，南部則被一片昆蟲環繞的雲杉森林所覆蓋。那時，全球海平面要比現在高出6到12米。放眼全球，如今數億人的家園，都被淹沒在海水之下。
不過，科學家並不知道，格陵蘭島的冰的消退，具體發生在何時。現在，在一項新發表於《科學》雜誌的研究中，一個國際研究團隊通過分析於冷戰期間從格陵蘭冰蓋的一千多米深處取樣的凍土樣本，確定了這個時間點：它發生在大約41.6萬年前，持續了大約1.4萬年的時間。
冰下的世界
上世紀60年代，美國科學家和美國陸軍工程師在格陵蘭島西北部的「世紀營」，進行了為期6年的格陵蘭冰蓋鑽探工作。世紀營是美軍在格陵蘭島的一個秘密基地，它由核反應堆提供動力，包含一系列在冰蓋上挖掘的隧道。
鑽探地點距離海岸200多千米，冰蓋厚達1387米。穿越這厚厚的冰蓋，科考隊繼續向下面已經結冰的岩石土壤鑽取了3米多厚的凍土樣本。在近30年的時間裡，很少有科學家關注這塊凍土。幾年前，丹麥的一組研究人員在哥本哈根的一個冰櫃裡，發現了這塊被忽視已久的凍土。
上世紀60年代，美國陸軍工程師George Linkletter在世紀營的科考基地檢查一塊冰芯。（圖/ U.S. Army Photograph via The Conversation）
為了更好地對這塊獨一無二的「氣候檔案」進行分析，來自不同國家的科學家很快共同組成了一個國際研究團隊。他們在這塊凍土樣本最靠上的部分，發現了保存完好的植物化石，有力地證明了世紀營之下的土地，曾在一段時間裡是無冰的。
在格陵蘭冰蓋下的凍土樣本中，有著保存完好的40多萬年前的苔蘚化石（左）和一顆莎草種子（右）。（圖/Halley Mastro / University of Vermont）
但具體是什麼時候呢？
年代測定
為了保留樣本最後一次暴露在陽光下的準確記憶，研究人員在黑暗的環境中對樣本進行了分析。分析結果表明，覆蓋著格陵蘭西北部的厚一千多米的冰蓋的消退，發生在被氣候學家稱之為MIS 11間冰期的時期。MIS 11間冰期是一段很重要的時期，這是地球經歷的一次長時間的間冰期，跨越了42.4萬年前至37.4萬年前的時間。
為了更精確地確定冰蓋究竟是何時融化的，研究人員採用了一種被稱為發光定年的技術。隨著時間的推移，礦物質會以鈾、釷和鉀等放射性元素的衰變和釋放輻射的形式積累能量，沉積物被埋藏的時間越長，被困住的電子輻射就越多。
通過使用專門的儀器，研究人員測量了這些礦物質以光的形式釋放的微小能量，進而計算了這些樣本被埋藏了多長時長，因為它們最後一次暴露在陽光下會釋放被困的能量。
在另一個實驗室中，研究人員採用了一種不同的方法來測定樣品最後一次接近地表的時間。這次他們關注的是鋁和鈹的放射性同位素。這些同位素形成於當宇宙線撞擊地球上的岩石時，每種同位素都有不同的半衰期，因此它們在埋藏時的衰變速度也有所不同。
通過同位素測定，研究人員計算出，冰川的融化讓這些陸地表面的沉積物在陽光下暴露了不到1.4萬年的時間。
當研究人員將這些新的發現納入一些冰蓋模型時，模擬結果顯示，格陵蘭島的冰蓋在41.6萬年前出現了大幅縮小，冰的邊緣至少消退了數十到數百千米。與今天相比，這些冰川的融化導致海平面至少上升了約1.5米，甚至可能高達6米左右。
對未來的警示
格陵蘭冰蓋下古老的凍土，向人類的未來發出了警告。
在MIS 11間冰期，地球是溫暖的，冰蓋被限制在高緯度地區，這與現在的情況很像。那時，大氣中的二氧化碳含量在大約3萬年的時間裡一直保持在百萬分之265~280之間，這誘發了足以融化格陵蘭島的大部分冰的升溫。
現在，我們大氣中的二氧化碳含量是MIS 11時的1.5倍，約為百萬分之420，而且這一濃度每年都在上升。二氧化碳吸收熱量，使地球變暖，大氣過多的二氧化碳會導致全球氣溫升高。
在過去的十年裡，隨著溫室氣體排放的持續增加，人類經歷了有記錄以來最熱的八年。初步資料顯示，2023年7月出現了有記錄以來最熱的一週。這樣的熱量可以融化冰原，而冰的流失會進一步使地球變暖。
即使我們明天就停止燃燒一切化石燃料，大氣中的二氧化碳水平也會在數千到數萬年內保持高水平。這是因為二氧化碳需要很長時間才能進入土壤、植物、海洋和岩石。可以說，人類正在創造像MIS 11一樣的長期溫暖的環境。
除非人們大幅降低大氣中二氧化碳的濃度，否則基於科學家目前對格陵蘭島的過去的發現，未來的格陵蘭島基本上將是無冰的。
#創作團隊：
撰文：
Paul Bierman（佛蒙特大學）
Tammy Rittenour（猶他州立大學）
排版：雯雯
#參考來源：
https://theconversation.com/when-greenland-was-green-ancient-soil-from-beneath-a-mile-of-ice-offers-warnings-for-the-future-209018
#圖片來源：
封面圖&首圖：Paul Bierman