很久很久以前难道真的有过一个冰河期?回答既肯定又否定。说肯定,是因为在克罗马龙人(古石器时代生活在欧洲)之类的原始人生存的时代的确有过冰河期(就是最近一次)。大约在18,000年前,地球上超过十分之三的陆地面积被厚厚的坚冰积雪所覆盖。说否定,是因为冰川学家肯定地说我们就生活在冰河期,只不过正处于一个稍微暖和一点的阶段。

地球上全部陆地的十分之一还依然覆盖在冰层之下。北冰洋整个一个大洋都盖在冰下,就像一碗冷豌豆汤上面有一层坚硬的浮渣;巨大的冰穹丘则罩住了南极洲和格陵兰;在加拿大和美国的阿拉斯加州,甚至赤道的一些山上,都有冰川在帮助调节地球上的气候。

阿拉斯加州冰川的活动出人意料甚至令人吃惊,科学家们近来一直对此感到迷惑不解。一些冰川在往后退的同时另一些冰川却在向前推进。去年春天,巨大的哈伯德冰川堵塞了一条长长的潮汐峡湾的出口,使其变成了一个水位急遽上涨的淡水湖。

冰不仅给南北极和高山顶上带来了银装素裹的美丽景观,而且还吊在屋檐下,像一顶顶缀满珠宝、闪闪发光的王冠。冰还装点森林和花园,像晶莹透明的水晶;它也令欢快的溪流和瀑布在严寒中寂然不动。

冰还威胁着你的日常生活。它会把你冻死在街道上或公路上;使飞机停飞或弄沉你乘坐的驶往欧洲的航船;将树木或棒球大小的冰雹砸到你头上。冰还会冻裂水管或汽车的汽缸,让农场洪水泛滥,冻坏农作物,切断电源。从月亮上或太空中看地球,其颜色呈蓝、棕、白色。白色的大部分就是冰的一家,不是冰块、白霜、雪,就是冻云。

海水中的冰不像淡水中的冰。由于海水中溶有矿物质(平均含量达3.5%),因此温度要降到零下2℃(28.7℉)时海水才结冰。结冰时先凝起薄薄的一层淡水冰晶。随后,冰晶不断增厚,相互连结,在此过程中也留下一些小小的空隙,像是海水中设置的陷阱。

这样,海中的冰就在某种程度上把淡水和咸水分离了。新结的冰,其含盐量或许只有下面海水中含盐量的十分之一。结冰的时间越长,结得越厚,含盐量就越少。由于引力作用,比较重的含盐海水就沉在下面。

爱斯基摩人懂得利用这种现象。他们将表层的冰和冰上的积雪融成水,用来饮用或煮饭。北美爱斯基摩人的语言中就有许多表示各种各样的冰的词汇。

陆地上的雪,要么在第二年夏天全部融化掉,要么由于雪落下来产生的重量的压缩而逐年变厚,慢慢就成了冰。

“无论何时何地只要头一年的积雪还没融化,第二年又降雪了,那么就会形成冰川。”这是威斯康星州大学的气候学家里德 · 布赖森在提醒他的学生。“如果这种状况持续时间很长,范围很广,就会形成大冰原。”

那样的冰原在地质学家称之为更新世的时期里覆盖了北美洲北半部分的大部分地区。冰河期始于二百五十万年以前,当时,人类早期的祖先南猿就在非洲平原上觅食生存。仅仅在一万八千年前,冰河期才发展到了最高峰,那阵子,克罗马龙人中的艺术家正在法国南方的洞穴壁上作画。

人类历史上的那一段时间,冰原和冰川变化多端,一会儿扩大,一会儿缩小。海平面也时升时降。地球上的广大地¥也就交替地一时成了干燥的陆地,一时又沉入海中。人们现在认为,导致这些巨大变更的根本原因在于地球绕太阳运行的轨道的缓慢变化,还有地球在太空中的倾斜,以及地轴的往来摆动。

深海沉积物在很大程度上证实了上面的理论。已死去很久的海中生物的外壳能够揭示出海水温度的情况,不论表层的也好,深层的也好,因为这些生物就在海水中生长在海水中埋葬。海洋考察船取上来的岩芯标本也能够揭示出在不同地质时期地球上有多少冰。

“海底的岩芯是我们探究遥远过去的资料馆。”哥伦比亚犬学拉蒙德——多尔蒂地质天文台的海洋地质学家威廉 · 拉迪曼最近这样对我谈到。“海底岩芯向我们显示了地球过去的气候情况,地球外壳的板块运动——板块上就有大片大片冰原,以及今天的生命为什么一一就大部分来说——会是这个样子。”

在过去一百万年中的不同时期,必定有过大约三次的时间地球上就像现在南极和北极格陵兰一样到处是冰。地质资料表明时冰最多的地方是北美,是劳伦泰德冰原和科迪耶伦冰原。从北极向南越过现在的赫德森湾和五大湖,沿着中西部平原,直到今天的俄亥俄州和密苏里河谷都布满了冰。在西部,冰越过育空和西不列颠哥伦比亚一直铺盖到普吉特海峡。

在欧洲,冰原覆盖了整个斯堪的纳维亚半岛,北部欧洲及波罗的海,英伦三岛大部分,并且从荷兰,比利时这些低地国家越过德国北部和波兰一直延伸到俄国。西伯利亚也是冰天雪地,在无水的白令海峡那一边,冰川从南阿拉斯加的山中奔泻而出(尽管阿拉斯加这块?北边的半岛的其余部分却令人奇怪地没有冰)。

更新世的冰河一次又一次地出现,消失;消失,出现。在过去的百万年中,有过九次名副其实的冰河期,每次之间间隔有时间短得多的间冰期也就是暖和期。每次冰河期要持续十万年,而每次间冰期,只持续一万年那么一点点长的时间。

距今最近的一次冰河期在北美被称为威斯康星冰川作用,在阿尔卑斯被称为乌姆冰川作用。这次冰河期在一万八千年前发展到全盛。现在的冰川学家们认为,它的消失并不均衡,或许是在两个不同的阶段进行的,一次是在一万三千年前,一次是在一万年前。

那次冰河期的消失就标志着全新世,也就是完全一个新代的开端。公元前六千年,也就是所谓的气候适宜期或热极值期,地球的气候比从大约十二万五千年前的上一个间冰期以来的任何时候都要温暖得多。

自那以后——从公元前二千年到一千年,并且后来又在北半球的高纬度地区从公元「千二百年一直持续到十九世纪中期——人类又曾痛苦地经历了寒冷潮湿的时期。在晚一些的小冰河期,阿尔卑斯山和阿拉斯加东南部又出现了冰河。格陵兰岛上的一伙伙北欧海盗也被冰雪逼走了。

随后,地球上的气候又转暖了——比气候适宜期以来的任何时候都暖和。大约从1880年到现在,就整个全新世间冰期来看,气温无疑是处于平均温度之上的。然而,按照我们以自我为中心的观点,我们却认为我们自己所处的时代的气候在历史上属于“正常”。根本就不是那么一回事。

冰原给大地留下了被称为冰碛的岩屑,哪里有过冰原哪里就布满了冰碛。沿着最远的推进线,冰原留下了隆起的堆堆岩屑或者说冰碛。长岛和科德角就是两堆那样的冰碛。冰原还留下了无数的湖泊——威斯康星州和明尼苏达州就有一些;留下了被称为锅穴的冰块坑;留下了被叫做蛇形丘的由河流积石形成的弯弯曲曲的长石堆;留下了被称作鼓丘的稀奇古怪的由冰铸成的小山。冰原也留下了水——大片大片的水从冰的表面和底下涌出;从冰川前部的冰隧道,从诸如明尼苏达州的阿加西,加拿大的曼尼托巴,南北达科他州,犹他州的布思维尔和内华达州等地的巨大冰川湖都流出了条条江河。

那些冰川湖的湖水有时也冲破冰坝形成极其可怕的洪水。有一股洪水曾经横扫过爱达荷州的北部和华盛顿州的东南部,使这些地区到处变成了遭沟洫割裂、歪七扭八的贫瘠土地。还有一股洪水在约一万一千六百年前顺密西西比河流域席卷而下,毁灭了墨西哥湾中的生物。一年又一年,一个世纪又一个世纪,融化的冰水的流量必定是异常巨大的。

北美和北欧的冰川,南极和格陵兰漂出的冰山融化之时,海洋就持续不断地上涨。据现在对大陆架,海中的山峰,珊瑚岛进行的测量表明、当时海水总共上涨了近一百一十米——三百六十英尺。向陆地进犯的海洋戏剧性地重新勾勒了海岸线,冲破了浮动冰架,涌入了赫德 - 湾和波罗的海,使地球形成了差不多就像我们今天所见到的模样。

要想探究历史,实际地了解一下覆盖过北美洲的冰究竟是什么样子,那么,可以在去冰岛或去欧洲的途中飞越格陵兰岛看一看,不过最好是去南极。

现在地球上的冰几乎有百分之九十都在南极大陆:计有七百万立方英里(三千万立方公里)。这些冰隆起两英里多高。在南极极地,冰层厚达九千二百英尺。在苏联的南极沃斯托克站,厚达一万二千多英尺。

毫不夸张地说,南极是块荒凉的不毛之地。南极大部分地区一年只下不到两英寸厚的雪,但是几乎从不融化——从这里吹到那里,越积越厚。

南极也并非一直都是冰封世界。在更新世以前很久,南极大陆气候暖和,植物茂盛,甚至森林成片。唯有这些后来被温暖的海水和厚厚的海洋沉积物淹没了的有机物质,才可能形成遍布横断南极的山脉的煤层,都是些地球上规模最大的煤层。

另一些令人吃惊的,足以揭示古代极地附近的景观和海上航道的实际面目的证据近来已经在极地高耸的顶端发现了。俄亥俄州的地质学家彼得一诺埃尔 · 韦布,大卫 · M · 哈伍德和约翰 · H · 默塞尔辨认出了生存于上新世,距今已有两百万到四百万年的树干、树根、植物花粉、生活在无冰海中的生物的极小化石。然而直到如今,人们却一直认为一百五十万年,甚至三百万年以前,南极就冻有厚厚的冰。

研究者们指出,在几次间冰期中,高山的溪流湖泊的岸边湖滨就生长着灌木,在那些相对暖和的时期、宽广的海上不冻航道或许就一直深入到了南极的中心,而那些巨大的冰的中心主体就缩小成小得多的冰帽和高山冰川。如今、南极的冰是在减少、增多或者处于平衡状态?关于这个问题,科学家之间分歧很大。大多数科学家承认,他们对此完全不知道,他们还说,解决这个问题即使不要数十年,也要花几年功夫作进一步研究才行。

对气候学家们而言,用钻机深深钻入南极冰层取样也是了解遥远过去的一种方法。1967年 ~ 1968年间,美国在南极的伯德站进行过那样的工作,一台岩芯钻往下钻了二千一百六十四米(七千一百零一英尺)才触到基岩附近没结冰的水,但很快就冻住了。

1970年,苏联科学家开始在高高位于东南极洲内陆冰帽上的沃斯托克站进行钻探。1981年 ~ 1982年,法国科学家在巨大冰帽的中心附近,一个叫“穹丘C”的地方向下钻了九百多米。自1980年以来,沃斯托克站的人已经钻下去了二千零八十多米,而他们脚下的冰有三千七百米厚(一万二千一百四十英尺)。

“沃斯托克站下面的冰核最先形成,它完完全全,毫无疑问地经历了地球冰河周期的最后这整个一十五万年。”法国冰川学家克劳德 · 洛里约在冰核上向苏联科学家一起工作之后,于1985年作出了报告。“很清楚,它可以追溯到地球前一次被称为埃蒙或散加蒙的间冰温暖期,并且一直到那次间冰期之前的冰河期。”

“前一次间冰期虽然与全新世相类似,但却比我们眼下这段温暖期明显地暖和得多。”洛里约1985年在华盛顿这样告诉我,当时他从南极返回才几个月。“前一次气候开始变暖和的时候,就像大约在一万年前至千年前之间这段时间全新世开始时一样,气候变化剧烈,范围广泛。”

洛里约教授多少感到有些吃惊的是,从沃斯托克的冰核中找不到证据来证明,在上个冰河期以及前一次间冰期地球上的火山活动比现今颂繁。但是,就像从格陵兰冰帽上取出的冰核中所看到的那样,沃斯托克冰核也带有火山尘埃,它们精确而鲜明地记录了那遥远过去的许多次大的火山爆发。

1980年 ~ 1981年,丹麦、瑞士和美国的科学家在格陵兰南部一个命名为戴伊3号的地方钻下去了一英里多深。从封存得很好的冷冻冰核上可以看出冬夏结冰的不同情况,据此科学家们就能了解过去一万一千年里一年复一年的天气情况。

1783年在冰岛拉基和1815年在东印度群岛坦博拉的大规模火山爆发可在戴伊3号地核顶端附近得到清楚证实。坦博拉火山爆发导致1816年众所周知的新英格兰“无夏年”,当时农作物遭冻,七八月份降雪。

冰核中公元950年到大约1200年间夏季大量融化现象的各个时序痕迹更进一步证实了,在北欧海盗栖身格陵兰并在那里发展兴旺的时候,地球上的气候很暖和,之后,小冰河期的严寒才将海盗们逐出了格陵兰(从大约1200年直到十八世纪中叶,地球上的气候比自从上一次冰川消退以来的任何时候都冷。)。

甚至在冰核更深处,火山酸性物质表明,在公元前44年凯撒被杀的那一年,一次火山爆发肯定遮黑了罗马上空。公元前1390年的一次大爆发或许就是招致爱琴海上塞拉火山岛毁灭的几次爆发中的一次。

回溯历史,戴伊3号冰核完全揭示了一些没有文字记载的事件的年代。

· 公元前4401年,俄勒冈州马扎马山爆发,形成了火山口湖。

· 公元前7911年到7090年,地球上某处有过七次不同的巨大火山爆发。

· 从二万五千年前至一万年前这段时间,大量被风吹刮来的大陆尘土记下了北半球最后一次的最大冰川作用,随后在全新世开始了全球性的气候转暖。

对在格陵兰的世纪营取出的年代久远的深层冰核进行分析,可以得到不祥的证据,上一次间冰期可能是突然间戏剧性地结束了。短暂而急遽的冷却过程之后,那时的气温只不过比今天略微低一点。然而,不管是钻探出的冰核还是海底的岩芯都表明,仅仅花了五千至一万年,冰原就在地球上形成了——约有二千五百万立方公里的冰,世界海平面下60米(200英尺)都是冰。

在美国阿拉斯加州东南部,位于靠西的安克雷奇和东边的亚库塔特之间的潘汉德尔以及楚加奇、兰格尔、圣伊莱亚斯山脉有很多的冰川,冰川上展现出一幅冰河期的活生生图画。

这里有不亚于地球上任何一处山川的壮观景色。冰川从荒凉不毛的山峰倾泻而下,汇集到一处,在阿拉斯加湾沿岸的多条形冰原上成扇形铺开。每一道黑色的冰川岩屑就是一条不同的冰川的边碛。只要数一下黑道道、就可以知道最后汇入宽广冰流的冰川有多少。

偶尔,冰川也会“浪涌”——这是冰川学家的专门术语,换成通俗的说法就叫“快滑”。这时,冰川突然间开始比正常状况下流动得快得多,以每天几十,甚至几百英尺的速度嘎嘎地推压下山去。

1982年我去了阿拉斯加,来自华盛顿州和阿拉斯加州各大学、加利福尼亚理工学院以及瑞士联邦理工学院的冰川学家们带着冰钻、经纬仪和其它工具来彩斑冰川(一条紧挨哈伯德的著名冰川)安营扎寨,要将冰川向前快滑的情况记录下来。这些情况是仅仅几个星期以前才出现的。

“我们认为,正在浪涌的冰川已经改变了它内部的下滑规律。”加州理工学院的巴克利 · 坎布解释说。他是一位友好的、健谈的冰川科学家。”冰川底部融化了的冰水,由于正常的溢出通道被阻塞,就逐步增大了压力,最后在水的润滑下,岩石间的摩擦几乎消失了,冰川就能够以快得多的速度下滑。”一天天,我都能感觉到冰川在移动一到并且几乎看见它在移动。

“我们不仅能测量出冰川表面的移动速度是多少——目前是每天三至二十英尺——而且可以测出更使我们感兴趣的东西:在底部流动的水的脉冲。在一系列冰川上打出的钻孔中,我们记录到了移动速度每小时快达一千英尺的压力波。”

冰川表面也在慢慢地上下起伏,就像一只巨大的毛虫在蠕动,这是由安放在位于冰川上面的高高岬角和峭壁突出部上的精密仪器测出来的。水穿过冰川的深深裂缝,从冰川前的突出部喷出,呈乳白色。

1794年,当英国探险家乔治 · 范库弗乘船驶过这片海岸时,冰将今天看到的几个很深的弯弯曲曲峡湾完全堵塞了位于亚库塔特东南方向的冰川湾也在其中。范库弗曾看到那里有个入口处,但他没法驶进去加以证实。今天,尽管像远洋客轮那么大的船也定期驶入冰川湾去一驶入时用它们巨大的船头去撞落冰崖,发出雷鸣般的垮塌声。

缪尔冰川已经又从1879年著名博物学家约翰 · 缪尔所看到的地点向后退了三十英里,几乎使海湾不结冰的水面宽度增加了一倍。

于是,冰川学家们不停地观察着,测量着,沉思着:在不可抗拒的米兰科维奇运行轨道的作用下,在大陆上还会重新出现巨大的冰原吗?一百年、一千年以后,冰还会再次覆盖地球吗?

在今后的几千年里,地球上的气候要发生变化,这一点是确定无疑的,这是从事一项称为克里玛普(CUMAP)研究工作的科学家们的看法——克里玛普是个首字母缩语词,意思是气候(Climate):远期调查(Long-range Investigation)、测绘(Mapping)以及预报(Prediction)。在经历了一个半世纪的反常暖和气候之后,整个北半球,特别是高纬度地区看来已经在开始变凉了。

要使气候平衡协调的另一个因素在于我们人类自己。人类会由于恣意燃烧炭氢化合物燃料而使大气中含过量的二氧化碳,以致加剧地球的温室效应,并且延缓自然的行星运行周期吗?眼下的间冰期会因此变得更暖和,以致南极和格陵兰冰原缩小并融成水,导致海洋不断上涨吗?或者说冰帽会由于下雪量增加而变厚加宽,同时海平面却又一次下降吗?

请等待着收听今后一千年的天气预报吧。

[National Geogrophic,1987年1月号]