氣候變化的控制器
控制地球上氣候變化的,主要有三個因素:一是大氣對流,二是海洋環流,三是地球上的一部分熱量必須反射回太空。這三個因素,都與南北兩極,特別是南極有著密不可分的關係。地球表面的熱量主要來自於太陽,就像是個熱動力機,熱源在赤道,冷源在兩極。太陽光把熱帶的空氣加熱膨脹,因密度變小而上升,到了高空向兩極分流。兩極溫度很低,大氣釋放出熱量,密度變大,下沉到地面,再吹回赤道,這就是大氣對流。同樣的,太陽光把熱帶的海水加熱,熱的海水沿大洋表面向兩極流動,海洋學上叫做“暖流”。兩極的海水向赤道流動,叫做“寒流”。一個大氣對流,一個海洋環流,在90%以上影響和控制地球的氣候變化。正是因為這兩個對流迴圈往復,不斷地進行著熱交換,地球上才會有風,有雨,有雪,有今天的氣候。
至於第三個因素,即太陽光投放到地球表面的熱量,有一部分還要反射回太空,保持著一種動態平衡,同樣與兩極有密切的關係。南北兩極的大冰蓋,就像是兩面巨大的“鏡子”,把相當大一部分來自太陽的熱量反射回了太空。由於溫室效應,全球變暖,兩極的冰蓋越來越小,反射回太空的熱量也越來越少,導致氣溫進一步上升,形成了一種惡性迴圈,起到了一種放大作用,因而加速了溫室效應。反之亦然。
由此可見,兩極在很大程度上控制著地球的氣候變化。現在,雖然人類可以上天,可以登月,但卻還控制不了氣候,甚至還不能準確地預報氣候,而是被氣候所控制。
潛在的資源寶庫
南極大陸及其周圍海域,到底有什麼資源?有多少資源?誰也不知道,可以說是無法估計。但是,根據極其有限的調查和評估,南極大陸蘊藏有220多種礦產資源,包括能源。它是世界上最大的鐵礦,可供全世界開發利用200年。它是世界上最大的煤田,廣泛分佈於東南極的冰蓋下面,儲藏量約達5000億噸。南極半島的銅、鉛、鋅、鉬以及少量的金、銀、鉻、鎳、鈷等有色金屬儲量也很豐富。南大洋海底的多金屬錳礦資源也非常可觀。南極的石油和天然氣,主要分佈在南極大陸架和西南極大陸,石油儲藏量估計有500~1000億桶,天然氣儲藏量為30000~50000億立方米。南極地區還存在著巨大的風能、波浪(或潮汐)能和地熱能等潛在的能源。
而在浩瀚的南大洋中,無論是海洋生物種類還是其生物量都是相當可觀的,尤其是鯨、海豹、磷蝦、魚類和海鳥資源都極為富饒。其中,南極磷蝦是南大洋中最重要的甲殼類浮游生物,也是南大洋中數量最大的生物資源和生物鏈中最為關鍵的一環。據初步調查,南極海域磷蝦總量保守估計約6~12億噸。極端環境下的南極特種微生物資源,具有潛在的經濟和戰略意義,特別是在現今生命科學研究和生物工程實驗中,有著不可替代的特殊作用和科學價值。
南極大陸冰雪平均厚度達2450米,冰雪總量2500~3000萬立方公里,佔全球冰雪總量的90%以上,儲存了地球上約72%的淡水。有人估算,這一淡水量可供全人類飲用7500年,而且其水質極好。
難以估量的科學價值
實際上,南極的科學研究價值,要比資源重要得多。例如,關係到人類的生存和發展的臭氧空洞和溫室效應,都是在南極考察中首先發現的。如果地球上空的臭氧層遭到破壞,太陽光中的紫外線一瀉而下,不僅能夠殺死生物的細胞,而且會導致面板癌發病率上升,威脅到人類和所有生物的生存。如果地球表面的氣溫快速上升,會導致冰川融化,海平面上升,不僅會淹沒沿海的大城市、村莊和耕地,還會因為海洋麵積增大,陸地面積縮小,海洋的蒸發量就會增大;大量的水蒸氣變成巨厚的烏雲,把地球籠罩起來,太陽光照不到地球表面,氣溫就會驟然下降,使氣候發生逆轉,進入下一個冰期。
除此之外,南極的大冰蓋,就像是一部無字天書,包含著極其重要的科學資訊。例如,冰層中的氣泡,包含著地球的古空氣。研究這些古空氣,可以瞭解古代氣候的變化規律。冰層中保留的古花粉是非常寶貴的,分析這些古花粉,可以瞭解地球上植物分佈和進化的歷史。這個大冰蓋,1500萬年以前就開始形成了,保留著幾百萬年積累起來的古老冰層。由於它對全球氣候變化的巨大影響,因而其冰面的熱量交換模式、冰內溫度變化的規律、冰體運動的規律、冰蓋的物質平衡,及其冰層形成和變化的機制等,都是冰川學家極為關心的重要課題。
南極冰川學的研究,可以提供真實的全球氣候歷史背景,從而使氣象學家容易剔除偶然的氣候異常, 預測今後幾十年乃至上百年的氣候變化大趨勢。冰川學家在南極內陸冰蓋上鑽取冰芯, 透過分析不同年齡冰芯裡的氫、氧同位素、痕量氣體、二氧化碳、大氣和宇宙塵埃等, 就可以確定當時 ( 百年尺度 ) 全球平均氣溫、大氣成分、大氣同位素組成以及降水量等各項氣候環境要素。
又如生物學。能在南極生存下來的生物,從小小的細菌到高大的企鵝,都有自己的獨門絕技,具有超強的抗寒能力。帝企鵝能在極夜中零下幾十度的嚴寒裡養育自己的後代,堪稱生物界最偉大的父母。南極冰魚可以在攝氏零下2度的水裡遊動自如,因為它們血液裡有一種特殊的蛋白質。如果能把這種蛋白質提取出來,或者製造出來,注射到人的血液裡,就可以提高人類的抗寒能力。南極冰蓋下面,儲存著1500萬年以前的細菌和病毒。如果冰蓋消融,它們紛紛出籠,人類沒有抵抗能力,也許就有可能帶來災難性的後果。
極光來自於太陽風,對於研究太陽的物質成分和地球大氣的電離層很有意義。隕石攜帶著宇宙、特別是太陽系的資訊,可以研究宇宙特別是太陽系的演化和物質組成。南極大陸的形成,是板塊運動和大陸漂移的結果,透過對它的瞭解,可以研究地球的構造演化和板塊運動的機理與規律。如此等等,可以看出,南極的科學考察和研究,與人類的生存和發展密不可分,非常重要。
展望
綜上所述,南極大陸蘊藏著豐富的自然資源,包含著無數的科學奧秘。那麼,人類將怎樣處置南極這塊處女地呢?目前主要有兩種意見:一種是科學家和環境保護主義者,他們主張把南極大陸永久性地保護起來,作為一個世界公園,給子孫後代留下一塊世外桃源。他們認為,南極大陸埋藏的礦產資源,解決不了人類的根本問題。而政治家,經濟學家,甚至軍事家則主張,把南極大陸瓜分掉,並加以開發和利用。
1982年,我跟隨美國考察隊去了南極。那個考察隊的任務,就是在羅斯海上尋找石油。那時候,中國的南極考察還沒有開始。1983年8月,中國加入了《南極條約》;1984年6月,中國成立了第一支南極科學考察隊;1985年2月,中國在南極洲喬治島上建立了中國南極長城考察站;同年10月7日,中國獲得了《南極條約》協商國資格。三十多年以後的今天,我國的南極考察事業也突飛猛進,後來者居上,取得了巨大的成就,已經建起了四個南極科學考察站。
今天,我國已經成為南極事務的重要國家,擁有舉足輕重的發言權和決策權。將來,當人類要決定南極未來的時候,我們中華民族將發出我們的最強音,擁有極其重要的發言權和決策權。