挖掘北極過去的線索

過去，即使擁有破冰船且正值融冰高峰期，抵達北極點也並非十拿九穩。這需要有利的風向來吹裂冰封的海面，且船隻必須奮力穿過數個冬季累積、厚達數公尺的冰層。然而，在 2025 年夏季，來自挪威特羅姆瑟北極大學的 Jochen Knies 及其團隊，搭乘研究船「哈康王儲號」（Kronprins Haakon）前往北緯 90 度的途中幾乎沒有遇到阻礙。這位地質學家「沒有聽到往常那種冰塊摩擦船身的刺耳聲」，他記得 1996 年第一次乘船抵達極點時曾聽過那種聲音。相反地，薄薄的浮冰和廣闊的開放水域讓航行變得輕鬆且安靜。對他而言，這「提醒了人們北極變化的速度有多快」。

自 1970 年代末開始對極地海洋進行衛星觀測以來，北極洋的夏季海冰覆蓋率已下降了 40% 以上。在不到半個世紀的時間裡，隨著高北緯地區的迅速變暖，一片相當於地中海大小的冰封區域已變成了藍色的開放水域。如果這種趨勢持續下去，北極點可能很快就會出現完全沒有海冰的夏天。上一次發生這種情況可能是在 12 萬年前，但沒人能確定。

這就是為什麼 Knies 和他的同事（一組來自挪威和德國的研究團隊）去年 8 月從斯瓦巴群島出發前往中北極地區。他們為期五週的任務目標是確定該地區在地球近代史上是否曾出現無冰狀態——如果有，是在何時。作為由歐盟資助、耗資 1250 萬歐元的項目的一部分，他們還試圖回答一些關於北極及其以外地區未來的問題：海冰的流失如何影響海洋生態系統？對海洋環流和全球氣候有何後果？

為了尋找線索，探險隊在北極海床的不同位置採集了長達 22 公尺的沉積物岩芯。海洋沉積物是寶貴的氣候檔案，為科學家提供了窺探往昔時代的窗口。就像勤奮的記錄員一樣，它們可以記錄過去的水溫、海冰覆蓋範圍和洋流強度。這些數據被加密在沉積於海底的浮游生物殘骸和風化岩石的化學與物理特性中。

船員和研究人員回收沉積物採樣器，這是一根 25 公尺長的鋼管，利用超過三公噸的頂部配重驅動進入海床。TIM KALVELAGE

科學家們合力拉出裝滿珍貴深海泥漿的長塑膠管。TIM KALVELAGE

在船上的實驗室處理之前，這些管子被切割成較短的片段並對半剖開。每一段一公尺長的樣本都涵蓋了地球歷史中數萬年的跨度。TIM KALVELAGE

雖然在早期的中北極探險中也曾採集過數公尺長的沉積物岩芯，但科學界對於這些沉積物的實際年齡，以及夏季海冰是否曾完全消失，尚未達成共識。

為了破譯北極的氣候檔案，Knies 帶領一支來自各個領域的專家團隊登上「哈康王儲號」，以挖掘得更深並獲取新鮮樣本，以便使用最新的分析技術進行研究。

樣本等待古地磁定年。就像微小的指南針，富含鐵的顆粒在沉降到海底時會與地球變動的磁場對齊。藉由測量它們的排列方向，研究人員可以估計不同沉積層的年代。TIM KALVELAGE

在顯微鏡下，博士生 Paulina Romel 從樣本中挑選單細胞有孔蟲的殼。這些微化石的化學成分可以提供關於沉積物年代以及生物存活時表層水溫的線索。「這些真的是很酷的生物！」Romel 說。TIM KALVELAGE

來自德國阿爾弗雷德·魏格納研究所的地質化學家 Agathe Ollive 從 CTD 採水器（一種測量不同深度電導率/鹽度和溫度的儀器組）中採集水樣。她利用某些元素來追蹤來自河流和鄰近海盆的淡水與海水流入北極的情況。「我沒想到這裡的冰會這麼少，」Ollive 說。她對 20 年後北極的樣貌感到擔憂。TIM KALVELAGE

其中一些工作是在研究人員仍在海上時完成的。現在，在他們各自的實驗室裡，他們正在完成對海床樣本的分析。一項重要的任務是為這些可能長達 200 萬年歷史的沉積物定年。團隊結合多種方法來完成這項工作，包括測量磁化強度、放射性元素的衰變，以及礦物顆粒在沉入深海前暴露於陽光下的情況。一旦能將它們標註在時間軸上，岩芯中的物質將幫助研究人員描繪出北極洋在比今日更溫暖的時代是什麼樣子。例如，僅由冰藻產生的 IP25 分子的存在與否，可以告訴他們在特定時間海冰退縮了多遠。

探險接近尾聲時，「哈康王儲號」經過格陵蘭東北海岸附近的這座冰山。TIM KALVELAGE

在研究結束時，團隊希望獲得的數據能改善未來無冰「藍色北極」的氣候預測，幫助我們了解這將如何影響海洋生物和碳儲存、大西洋環流，以及歐洲和北美的極端天氣事件。

Tim Kalvelage 是居住在德國不萊梅的自由科學記者，專注於氣候、海洋和極地研究。他曾兩次前往北極點。