加拿大古老冰盖曾重新扩张 人类工业化改变地球气候进程

一项最新研究发现，大约2000年前，地球北极地区的一块古老冰盖残余开始重新扩张，这可能意味着地球已经启动了下一轮冰期的早期进程。然而，随着人类工业化发展、温室气体排放持续增加，全球气温不断上升，这一扩张趋势最终在20世纪中叶发生逆转。研究人员认为，人类活动可能已经中断了地球长期以来相当规律的冰期循环。

这项由美国哥伦比亚大学拉蒙特—多尔蒂地球观测站地球化学家尼古拉斯·杨及其同事开展的研究，于2026年10月22日发表在《科学》杂志上。研究团队通过分析加拿大巴芬岛上的巴恩斯冰帽，重建了北美古老劳伦泰德冰盖最后一处重要残余的扩张与退缩历史，为判断下一轮冰期是否曾经开始提供了新的证据。

劳伦泰德冰盖曾经覆盖今天加拿大的大部分地区以及美国北部，是过去一次冰期中北美洲最庞大的冰体之一。大约2万年前，这片冰盖达到最大规模，覆盖了北美洲近三成的面积，南部边缘甚至延伸至今天的伊利诺伊州，部分区域的冰层厚度超过3公里。随着气候逐渐转暖，冰盖不断消融，最终只剩下分布于加拿大北极地区的少数冰体，其中巴恩斯冰帽成为研究人员重点调查的对象。

地球并非始终处于同一种气候状态。在过去约260万年里，地球反复经历冰期与间冰期交替。冰期期间，大规模冰盖在北半球扩张；间冰期则相对温暖，冰盖逐渐退缩。我们目前所处的全新世始于约1.17万年前，属于一次间冰期。

科学家长期以来认为，地球轨道和自转轴方向的缓慢变化会改变高纬度地区接收到的太阳辐射，尤其影响夏季气温。当北极地区夏季变得更加凉爽，冬季积累的积雪就更不容易在夏天融化，逐渐形成更厚的冰层。冰雪反射阳光的能力又远高于裸露地面，进一步降低局部吸收的太阳能，形成有利于冰盖扩张的反馈机制。

然而，下一轮冰期究竟何时开始，一直存在争议。此前的一些气候模型认为，即使没有人类活动的影响，地球目前所处的间冰期仍可能持续数万年。一项2016年的模型研究甚至提出，工业革命前地球虽然可能接近冰期启动的条件，但最终并未真正跨过这一门槛。

为了进一步厘清这一问题，研究团队对巴恩斯冰帽附近的古老植物遗骸进行了详细分析。当冰盖退缩时，原本被冰层覆盖的土地重新暴露，苔藓等植物得以生长；而当冰盖再次扩张，这些植物又会被冰层覆盖，并在低温环境下保存下来。如今，冰帽边缘持续后退，埋藏数百年至数千年的植物遗骸重新暴露，为研究人员提供了重建冰盖历史的天然档案。

研究团队对88份此前被冰层覆盖的植物样本进行了新的放射性碳测年。植物死亡后，其组织中的放射性碳会随着时间推移逐渐衰变，因此能够帮助研究人员判断植物何时被重新扩张的冰盖覆盖。此外，研究人员还分析了岩石中的铍-10。这种同位素会在岩石暴露于宇宙射线时逐渐积累，因此可以帮助判断相关地表何时脱离冰层覆盖。

将这些数据与附近冰帽此前公布的186组放射性碳测年结果结合后，研究人员发现，巴恩斯冰帽所在地区的冰层大约在3600年前缩小到了一个相对较小的范围，随后又开始扩张。多项证据显示，这种重新扩张大约始于2000年前，并持续了相当长的时间。

研究人员认为，这可能是下一轮冰期启动的早期信号。这里所说的“冰期开始”，并不意味着当时地球已经进入了类似两万年前那样的严寒环境，而是指冰盖在经历间冰期退缩后重新开始增长。如果这一趋势持续数万年，冰体才有可能逐渐扩大，最终形成覆盖大陆的大型冰盖。

研究团队指出，从最初的冰盖扩张到形成真正的大陆级冰盖，需要经历漫长的气候变化过程。研究负责人杨估计，如果没有人类活动造成的额外变暖，劳伦泰德冰盖可能需要数万年才能重新发展到曾经覆盖北美大片地区的规模。因此，这项研究并不是说地球在2000年前就即将进入全面冰期，而是认为其早期冰盖扩张过程可能已经启动。

但到了20世纪中叶，情况发生了变化。随着工业化进程不断推进，人类燃烧煤炭、石油和天然气所释放的二氧化碳等温室气体持续积累，全球气温尤其是北极地区的夏季气温明显上升。巴恩斯冰帽在20世纪60年代左右达到其研究记录中的最大范围，此后便开始退缩。夏季融化的冰量逐渐超过冬季降雪所能补充的数量，冰帽因此进入持续失冰状态。

研究人员认为，这一变化说明，人类活动带来的温室气体强迫已经足以抵消此前推动冰盖扩张的长期自然气候趋势。地球轨道变化仍在继续，但其造成的高纬度夏季太阳辐射减少，已经无法抵消现代温室气体浓度上升所带来的变暖影响。

巴恩斯冰帽的变化还可能影响未来冰期的演化。冰盖不仅是气候变化的结果，也可能反过来影响气候。当冰层足够厚、表面足够高时，较低的温度能够帮助更多积雪在夏季保存下来，维持冰体增长。巴恩斯冰帽曾经拥有能够持续积累冰雪的高海拔区域，但研究人员指出，自2010年前后起，这一积累区域已经消失，冰帽难以再通过冬季降雪弥补夏季融化造成的损失。

根据相关模型预测，这块古老冰盖的最后残余可能在未来数百年内完全消失。它的消失不仅意味着北极地区一处重要冰川地貌的终结，也可能改变未来冰盖重新形成时所处的初始条件。劳伦泰德冰盖残余曾经提供了一个能够持续积累冰雪的核心区域，而未来如果全球气候再次转冷，新的大陆冰盖可能需要在缺少这一核心的情况下重新发展。

不过，研究人员也强调，单凭巴恩斯冰帽的历史变化，尚不能证明如果没有人为变暖，整个北美洲必然会重新被大陆冰盖覆盖。研究提供的是冰盖曾经重新扩张的证据，而这一趋势最终是否会发展成全面冰期，仍然取决于后续气候演化。此前的模型预测与此次研究之间也不一定存在根本矛盾，因为模型讨论的是冰期能否在更大尺度上形成，而新研究着重重建的是某一处冰盖残余的实际历史。

研究人员认为，这项发现最重要的意义，在于揭示人类活动对地球气候系统的影响可能比单纯改变平均气温更加深远。冰期循环是地球过去数百万年中相对稳定、持续时间极长的自然过程之一，而人类排放的温室气体如今已经足以改变这一过程的演化方向。

研究人员指出，现代全球变暖并不是让地球从一种必然发生的灾难中获救。即使冰期最终形成需要数万年，人类活动造成的温室气体排放也已经扰乱了一个长期运行的自然气候机制。对于未来地球气候而言，真正值得关注的问题，不仅是下一轮冰期何时到来，更是人类活动将如何持续改变冰盖、海平面以及整个气候系统的长期演化。