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南极远征的科学意义不亚于太空之旅


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发布时间:2022-03-01 08:46:44
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张小红(第一排黄衣服)与队员们的合影

  □ 长江日报记者秦孟婷,长江日报读+周刊

    许多人把南极视为干净世界,爱那幽蓝冰川、璀璨星空、绚烂极光,还有憨态可掬的企鹅。但其实,人们对南极的向往,更多只是一种对地球初始状态的诗意幻想:人类如果不改造世界,本可以看到醉人千倍万倍的自然盛景,看红日初升的光芒万丈,看月涌大江的悠远静谧,整个世界就像被PS一般。但在科学家眼里,南极的确干净,之所以干净,是因为这里是地球上暴风雪最频繁、风力最强、气温最低、环境最恶劣的地方,这种“拒人于千里之外”的“态度”,才保护了自己。也正因为“干净”,南极成为一个天然的“实验室”,很多实验,不用受太多因素干扰;很多观测可以做,能看到更细节、更清晰的东西。
    一边是只看到完美,一边是看到缺陷,像是无法对话。然而一种是人对世界的感受,一种是人在对世界的思考。人与世界,感受和思考是分不开的。一百多年来,那么多科学家上下求索,却举止克制,冒着生命危险,在南极勇闯神秘,其实也是因为怀揣人类普遍的诗意幻想,只不过,他们的思考更为深刻,看到的比普通人更多。

 


    2月20日,中国南极长城站迎来了37岁“生日”。建于1985年的长城站,是中国建立的第一个南极科学考察站。今天,中国已建成四座配备最新技术装备的南极科学考察站。考察站就像一个个年轮、坐标,是一代代南极工作者攀高峰的印记。

    对于中国人而言,每一年赴南极远征的科学意义及神秘性不亚于太空之旅。去年11月,中国向南极派出第38次科学考察队,预计2022年4月中旬返回国内。去南极科考的是哪些人?科考的任务是什么?在南极科考是怎样的体验?长江日报读+邀请了武汉大学中国南极测绘研究中心主任张小红教授,与我们聊聊南极科考背后的故事。

    ■ 考察站能力建设,与我国经济发展大背景相一致

    读+:参加南极考察的都是什么人?

    张小红:我去过两次南极,一次是1998年的第15次考察,是去长城站。那一年我23岁,在武汉测绘科技大学(后并入武汉大学)读硕士研究生,学的是大地测量专业。还有一次是2003年参加中澳联合科考。去南极需要什么样的科考工作者,完全取决于当年科学考察的计划安排、涉及哪些项目,项目就有对应的学科,就在这个学科里找相应的科学家。有测绘专业的,也有做气象的,还有做空间物理的、做生态的、做冰雪环境的。专业需求是变化的,有的专业今年需要,可能明年不需要了,比如一个项目今年做完了,下一年度就不需要再去。

    目前来说,除了像极地后勤保障,比如医生、厨师、发电、机械、驾驶、雪地车维修、水暖工等常年需求外,武大也是“常青树”,年年都有人参与极地科考。在全国范围内,武汉大学派出参加南北极考察的队员人数很可观,至今共计100余人近200人次(包含合作单位),其中,从武汉大学内部派出的队员共计99人173人次。第38次考察队中有3位武大师生:彭方副教授承担的是长城站微生物研究;张汝诚工程师承担的是中山站验潮站建设;陈帅均硕士生承担的是长城站验潮站建设。

    虽然涉及专业多,但每个队员都很全面。我们科考之余还要做别的事情,有时是处理垃圾,有时是搬运物资,我建观测墩的时候,站上其他同志就帮我背了水泥;有些观测,我一人操作不来,还得找人帮忙。其他科考队人手有限时,我也得顶上,当时我还承担了一些翻译工作。所以说,个人必须能挑起好多事,还要能代表中国国家形象,因为去南极科考的过程中往往涉及一些外交行为。

    读+:度夏队员在南极,天大多时候是亮的,会不会不适应?

    张小红:去南极科考并不神秘,无非就是换一个地方做科研。人们好奇那里的极昼极夜环境,但其实去哪里都有一个适应过程,这并不是大问题。在南极不能像在中低纬度地区那样日出而作、日落而息,但是到点该睡觉就睡觉,该吃饭就吃饭,科考队员不过是换了个地方上班,目前在空间站工作也是类似的道理。当时我们住的条件就不错,一间单身宿舍,十几平方米,有桌子有卫生间,也有公共澡堂,有电暖器。

    不同的是,我们去野外考察活动,相对来说时间会更多。我们基本都是夏天过去,那里是极昼,一天到晚都是“白天”,晚上只有个把小时天微微有点暗。绝大部分时间都看得清清楚楚,那么我们持续工作的时间可以更长,不用受黑夜的限制。现在去南极科考,正是干活的时候,每年中国派出科考的,都是在极昼的时候。而极夜是很漫长的,人是很难受的,也不方便做任何内容的科学考察。这就像工作时没有灯、没有光一样。

    刚去的时候,会有很强烈的新鲜感,因为没见过这种景象。科考人员的精神状态一般都很好,因为大家都是在有限的两三个月里干活,都想着赶紧把事情做完,所以每天都挺充实。这批队员4月份就要回来了,因为极夜就要来了,大家就赶紧回国了。但是也有越冬队员在那边值守,那些是搞常年观测的,只要有越冬队员在,那么负责后勤保障的人员也要留下。

    要说艰苦,可能是饮食方面。过去所有的水果和蔬菜都靠“雪龙”船运,不可能保存很长时间,都是计划着吃,一开始蔬菜比较充裕,到后来就没有绿叶菜了,而是吃萝卜、冬瓜、南瓜、红薯、土豆这些能放的。以前跟家里联系也不方便,会想家。这么多年来,站区生活工作条件有较大改善,这得益于近些年的考察站能力建设,与我国经济发展大背景相一致。

    读+:会有娱乐活动吗?

    张小红:过去没有太多社交活动,站上就二三十号人,站里有健身房,可以打打乒乓球、台球,“看电视”就是看录像带,看看历年春晚,图书馆虽小,但可以满足大家基本的阅读需求。我们就白天干活,晚上吃完饭出去散步,去海边捡石头贝壳,或者去附近的站“串门”。长城站对面有韩国的考察站,坐橡皮艇就能到;旁边还有俄罗斯、智利的考察站,步行就能到达。不过去的次数不多,韩国只有一次;智利两三次,一般是去那边给国内打电话。当然,是要给站长汇报的,因为这属于外交活动,我们走出去都是代表中国,他们代表他们国家,交往要符合外交礼仪。

    度夏期间会和春节重合,和在国内一样,会吃好吃的,大家会组织春节小节目,每年极地办会拍录视频。过去联系家人只能写信,通过智利邮局寄出去。这得感谢智利,有个空军基地在乔治王岛,离智利的最南端蓬塔阿雷纳斯很近。当时我们搭乘他们的空军飞机,从蓬塔阿雷纳斯起飞,然后到达乔治王岛,这就离我们的长城站非常近了,走过来也就半个小时,坐车就更快。

    现在的娱乐活动比我们那时候丰富多了,至少队员们现在也可以用微信、打视频电话。与十多年前相比,改善最为显著的是通讯条件,中国有自己的手机信号塔,通过卫星中转的方式,科考人员可以24小时与国内联系。

    ■ 南极是全球环境变化的一个灵敏的“指示器”

    读+:同样是极地科考,为什么去南极科考比去北极科考更受人们关注?

    张小红:这跟它的神秘性有关。人类大多居住在北半球,我们也会去北极黄河站,作为北半球国家,我们开展北极考察的路途时间消耗少于南极,坐飞机到挪威就可以了,进入北极地区相对便利,而南极没有土著居民,是一块独立的大陆,更难到达,比北极要冷很多,最早连打电话都是用短波通信,一周只能给国内通一次电话,通电话还要排队,还经常撞线,因为通讯需要传1万多公里。所以南极更远更神秘,人们也更加好奇。

    读+:一个最基础的问题,我们为什么必须要去南极科考?

    张小红:这个问题涉及很多方面,南北两极现在已经是影响全球可持续发展和关乎人类命运的重要区域,并且已经变成了大国之间博弈竞争的高点,也是各国参与全球治理的重要窗口。所以极地涉及的不仅仅是科学研究,它还涉及战略、经济、科技、环境、航道、资源等很多方面。

    就人类命运来讲,南极科考能帮助我们深入认知地球环境。全球气候变暖,两极的冰雪融化就要加速,就会影响到人类社会,特别像现在气象灾害频发,出现一些极端天气事件。简单来说,如果全球气候变暖,南极冰盖全部融化掉,变成水,南极大陆全部裸露出来,那么全球海平面估计要上升五十多米。上升几十米,也就意味着武汉没了,武汉的海拔也就二十几米,还有多少城市没了?当然,我们可以往西北边海拔更高的地方去,但是我们要积极研究这些事。

    所以说,南极是全球环境变化的一个灵敏的“指示器”,是“放大器”,也是“驱动器”。我们去那边做研究,可以看到南极大陆现在到底是怎么变化的,未来全人类的可持续发展,我们可以提出一些建议,想想办法。

    南极又是一个很干净很天然的“实验室”,很多实验、很多观测在这边可能做不了,但是在那边可以,本身因为它是高纬地区,没有那么多其他因素干扰。这就好比在太空育种,或者做其他实验,环境不一样。道理是一样的。比如说激光,比如说空间物理,比如说天文观测,那边很干净,可以看到更多细节、更清晰的东西。

    读+:做极地研究的人,是不是一定都要去南北两极?

    张小红:也不一定。像武汉大学中国南极测绘研究中心,它是武汉大学一个独立的科研机构,老师和学生的日常工作都是围绕极地研究,如果需要去南极或者北极的现场采集数据,或者需要做相应的科考项目,那么就会去现场;如果其他队员带回了数据,或者以前的历史数据够用,那么也不必去一趟。更何况,现在还有卫星遥感的手段,那边有我们建的卫星跟踪站,能把数据传回来,而且还是实时的,我们能轻易远程捕捉到极地的变化,更加不用去现场。

    读+:既然如此,为什么每年还要派人过去?

    张小红:目前还有很多地方没有卫星观测,就得去现场采集取样。比如说研究板块运动或者空间物理的,像卫星观测设备只能确定那个点的位置,但是雪的环境、气象参数等,可能需要去现场布设新设备,肯定就得有人亲自去一趟。

    南极大陆周围都是海,一般的站都建在海边,考察船过去补给,很方便,那里的海也会潮涨潮落,潮汐就涉及海平面的变化,高潮和低潮可能相差几米,直接影响考察船航行的安危,影响考察人员的安危。所以要用到验潮仪,专门用来确定潮汐参数的,这个设备不大,但是很重要,只能靠人布设。又比如说做空间物理的,有些观测可能需要布阵列,设备就很大。

    我2003年到2004年在南极参与的是中澳合作的项目,是在埃默里冰架上科考。有一个任务,是把冰架打穿,到海底取样。冰架有400多米厚,得把冰融化,钻一个很小的孔,再把它一点点打穿,有相应的配套设备才能操作。

    不同设备还有不同的观测方式、观测模式、观测手段、观测对象,研究对象也不是一成不变的,想获取的参数也是不同的,所以固定设备不能做所有事,还得人去。

    ■ 南极是一片未知的、没有探索完的区域,永远不能保证没有风险

    读+:在南极印象深刻的故事有没有?

    张小红:我在长城站的时候,遭遇过一次危险。那次是陪中科大一位教授出去采样,采样点离站区很近,直线距离大概就两三公里。才两三公里,所以出来时连指方向的工具也没带,当时想法很简单:赶时间,一口气把样采完。正在采时,天气突然变了,成大雾天了。我们眼睁睁看着什么叫“乳白色天空”,能见度大概就一两米,完全辨别不了方向了,只能看见自己的脚下。我心想坏了,回不了站了,当时心里很慌。那时候时间已经很晚,当地时间晚上八点多,将近九点,只是天还是亮的。气温在零下几度,冷倒是不冷,就是饿得不行,而且不确定雾什么时候散去,至少那天晚上是肯定散不了的。

    我们嘴上说,才两三公里,应该能走回去,可走来走去也找不到在哪里。急中生智,我们想到,站那里是一个岛,我们找到海边就行,只要走到海边,沿着走,就能回家。走着走着,对讲机也用不了了,后面又没电了。

    站上的人看我们那么晚没回去,以为我们发生了意外,赶忙派人出去到处找。派出来的一位小伙子,也没找到我们,还在找的路上不小心踩空了,从悬崖上掉下去,摔断了胳膊。

    我们最后是摸着回来的,我们知道沿着海岸一定能走回去,不管多长时间。但是想想十分后怕,看似近,但其实这段路有起伏,也有海拔几百米的山,需要翻山,有些地方还有悬崖,有裸露的岩石,还有地方覆盖了雪。

    读+:现在去南极科考保护条件是不是更好了?

    张小红:现在装备会更先进,在一定范围内风险可控,但南极对我们来说依然是一片未知的、没有探索完的区域,永远不能保证没有风险。在南极,就自然环境而言,内陆肯定是比沿海危险。南极内陆在高原那边,一是冷,二是容易缺氧,通讯、后勤补给都跟沿海没法比,条件很艰苦。内陆看起来是一片冰盖,最下面是大陆,中间的冰有个两三千米厚,万一有个大裂缝,那就是万丈深渊。过去深入内陆科考,靠的是雪地车,走很久很久,行进的过程中,雪地车一旦掉到冰裂缝里,人就没了。现在好多了,也有飞机了,有那种可以在冰盖和冰架上起飞降落的滑翔飞机、直升机或是小飞机,冰面上也有了比较简易的跑道。过去内陆的补给也很有限,因为离海很远,之前都是靠列车从中山站运过去,但现在我国在内陆建了泰山站、昆仑站,补给条件好了很多。但肯定各方面不如沿海的长城站和中山站,艰苦程度和危险系数也会更大一些。

    除了内陆,也不都是安全的。“雪龙号”就曾差一点撞到冰山,桅杆都已经撞断了,船要是翻了,整个就没了。坐船去南极和回来都是要面临风险的,尤其是进入需要破冰的区域,很容易被困住。之前俄罗斯的船被困住了,中国去救援,结果我们自己又被困住了。

    读+:现在很多旅客也去南极,安全能保障吗?

    张小红:旅客最多在岸边转一转,都去不了内陆,一般都是在长城站附近转一转,把船开到企鹅岛附近看一看,呆的时间都不会很长,在南极大陆上顶多待一两天,整个行程大部分时间是在船上。旅客坐的船和科考船也很不同,内部设计也很不一样,我们的“雪龙号”“雪龙二号”上有很多科研设备,包括观测平台、实验室。

    读+:队员去之前会不会进行训练?

    张小红:如果是度夏队员,会有一些基本培训,主要是项目单位自己负责。如果是越冬队员,会有野外生存培训、极地现场项目协调和外事教育等,主要是国家队负责。

    还要取决于你去什么地方。去长城站和中山站,不到内陆腹地去,就在站区附近活动,基本的培训就行。中澳合作那次,我去埃默里冰架之前,有一个专门的野外拓展生存训练,学习徒步时如何辨别方向,碰到暴风雪怎么找到回去的路。在我国东北的亚布力等就有训练基地。

    ■ 在极地方面,中国还要提升话语权

    读+:科考会不会破坏南极地区的环境?

    张小红:说不会破坏,肯定是假的,只要有人类活动的地方,肯定会承受一定的负面影响。但是科学家们都自觉遵守南极条约中保护南极、爱护南极的规则和精神。比如说垃圾、生活污水,都是要经过环保处理的。在埃默里冰架上科考的时候,我们的排泄物都要带走,所以当时我一想到上厕所就难受,是在一个封闭的空间内,还要用袋子装起来,最后都要用飞机运走。但这些都是要克服的。

    读+:我们是极地事业的后发者,如今取得了哪些重大成果?

    张小红:目前我国南极科考问题在于我国进出极地的能力,进出的效率需要加强,破冰能力很重要。还有极地观测用的遥感卫星,目前还比较依赖欧美发达国家的卫星。当然,我们也有很多的突破,建立了五个南极考察站和一个北极考察站,还锻炼和造就了一支有国际竞争力的骨干科学家和青年极地考察与研究人才队伍,全民的极地意识也大大提高了,我们也取得了一批具有国际影响力的科研成果,比如说在极地生态、冰川、大气、天文等方面,都有了重大发现。而武汉大学是中国南极测绘的“高地”,建立了适合中国国情的极地测绘技术体系,还建了中国境外首个北斗监测站和全部高纬度北斗监测站,出版了中国首套南北极地图集,命名了首批中国南极地名,打造了世界领先的极地环境可视化集成平台,也就是“PolarGo双龙探极”。

    在极地方面,中国还要提升话语权,这其中有技术话语权,也有政治话语权。因为南极现在有争议,目前搁置争议,很多国家对南极都有主权声索,智利、澳大利亚、新西兰、阿根廷、英国都去争。而南极应该怎么治理、谁来主导,这些观点也应该有中国的声音。

    读+:各国科考队员之间关系如何,都是各搞各的吗?

    张小红:大家都很有默契,那边就是一个“地球村”,有困难都会相互帮助,队员们专注的是科考活动。我们也会进行国际合作,有时候是因为单靠自己的科研或者财政力量做不到,彼此可以分摊点;还有的是采集样品地点需要几个,有的可能在别人那里,成果大家可以共享。

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