新发现——陨石、臭氧空洞和“苔藓柱”

首先,笔者想为大家介绍一下在南极考察活动中观测到的一些此前不为人知的新发现。

发现大量陨石,有的来自月球和火星

1969年,在南极内陆地区担任冰雪调查任务的第10次科考观测队队员吉田胜,在Yamato山脉(位于昭和基地南西南约300公里处的山脉)的冰上偶然发现了一种黑色的物体。吉田是一名地质学家,所以当场就断定该物体不是地球上的石头。回国进行详细调查后,发现它竟然是陨石。后来,日本持续开展了有组织的陨石探查活动,截至2016年,日本的考察队发现和回收的南极陨石超过17000块。

2013年1月,参加第54次科考的队员在南龙达讷山脈进行陨石探查活动

如此大量的陨石决不是偶然被发现的。在日本国土面积37倍大的南极大陆,这些陨石不是你四处随意走走就可发现的。找到陨石分布的规律,遵循这种规律集中探查,让全世界都知道了南极是陨石的宝库——这一事实,我们必须视作为日本的一大功绩而载入史册。

南极陨石的绝大部分被认为来自小行星,但其中也含有源自月球和火星的陨石,今后或许还会有新的发现。2019年是发现南极陨石50周年,次年的2020年,“隼鸟2号”将结束小行星探测之旅返回地球。南极陨石的发现打开了行星物质科学研究的大门,希望该领域在未来还会有更大的发展。

在世界上率先报告臭氧空洞

1982年,第23次科考的越冬队在昭和基地的观测活动中发现,南极上空的臭氧量正在急剧减少。负责观测活动的队员忠钵繁称,当时的数值极为异常,最初甚至怀疑是观测仪器发生了故障。结束越冬任务回到日本的忠钵参加了1984年在希腊召开的臭氧论坛并发布了自己的调查成果,这是世界上关于南极上空臭氧空洞的第一份报告。测定臭氧量需要使用“多步森分光光度计”这种装置,通常是利用太阳光进行观测,但由于极夜期(太阳不露出地平线的时期)也要继续观测活动,所以科考队独创了借助月光的观测办法。在这里也可以看出日本人动脑创新的点滴痕迹。

臭氧空洞的扩大不只是南极的问题,而是影响全球的环境问题,它促成了《蒙特利尔议定书》(1987年在加拿大通过,1989年生效)的诞生。或许是相关努力产生了效果,一度面积曾扩大到南极大陆两倍左右的臭氧空洞,近来呈现出了缩小的趋势。

臭氧层具有阻挡有害紫外线触照射地球的重要作用。如果臭氧层遭到破坏,那么生物就无法在地表生息,大概只有紫外线无法到达的水中及地下的生物才能存活。

簇生于南极湖底的“苔藓柱”

1995年,参加第36次科考的越冬队队员伊村智在零散分布于昭和基地附近基岩中的湖底里,发现了奇异的物体。那是直径40厘米,高60厘米多的绿色柱状植物,被命名为“苔藓柱”。它们由苔藓类、藻类和蓝藻等形成,簇生于湖底。

在南极,就算是极寒的冬季,海洋和湖泽也只有表面冻结,深处不会完全冻结,但即便如此,发现如此规模之大、堪称湖底森林的植被还是令人感到非常惊异的。它们是何时、在怎样的情况作用下来到南极“安家”的?这个问题让人饶有兴味。生存于南极这种极端环境中的生物,它们的生态想必与地球生命的起源和进化具有密切联系。

为观察“苔藓柱”而在湖底设置水下录影系统(2010年1月,第51次科考观测队)

“苔藓柱”是地球环境的时间胶囊

在位于内陆的富士圆顶基地挖掘冰床的景象。光线照到的地方是挖掘孔入口。从那里放下钻头向冰层内掘进(2005年1月,第45次科考观测队)

南极大陆的冰床,最厚处超过4000米。这是南极降雪堆积形成的,越往深处冻冰的年代越久远。2007年,在距离昭和基地1000公里的内陆地区的富士圆顶基地,观测队员们深掘冰层3035米,几乎触及基岩,成功挖掘出距今约72万年前的柱状冰样本(冰核)。通过对冰核的分析,以连续性数据明确了过去72万年的气温和二氧化碳浓度变化情况。在这个意义上,南极冰核或可谓是地球环境的时间胶囊。

富士圆顶基地开设于1996年,位于标高3800米处,平均气温零下50℃,最低气温会达到零下80℃。为了在这样的地方建造基地,首先需要开发可以在极低温环境下运送大量物资的大型雪地车。此外,科研人员还在日本国内和格林兰岛,对掘冰钻头进行了反复测试,研制出世界最高速的钻头。我想特别指出的一点是,冰核的成功钻取也少不了这些技术支持。