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水下机器人探索南极冰架

在南极冰架闪亮、光滑的表面下,深藏着一个黑暗的世界,那里的景观与地球上任何其他地方都迥然不同,在那里,倒置的峡谷和狭长地带一直延伸到冰层深处。在陆上冰川的支撑下,这些巨大冰架漂浮在南大洋冰冷的海域。今年,华盛顿大学的研究人员将自己研发的7个水下机器人,派往这个世界,执行一项危险任务。他们希望,通过让水下机器人观察这片隐匿而杂乱地形(暖流和寒流混合交融之地),了解冰层的融化过程,以帮助研究人员更好地预测海平面上升的趋势。

负责这项任务的是华盛顿大学的冰川学家、冰川未来倡议的发起人之一克努特·克里斯蒂安森,他说:“40年前我们就知道,从本质上来说冰架结构是不稳定的,但冰架结构到底发生了什么系统性的变化,我们并没有真正搞清楚,更不用说它们对外界重大环境变化(如海洋温度升高)的反应。

此前,科学家们也一直在探索冰架下的世界,他们对冰层进行钻探,或者派出水下机器人进行短期探测。但克里斯蒂安森认为,上述探索涉及的范围有限,周期也较短,所拍摄的快照无法全面反映冰水共存系统的状态。

全新的水下机器人探险队由三架无推进装置的水下滑翔机和四台自动浮标组成。所有水下机器人都配置了可测量温度、压力、湍流和溶氧量的仪器。每架水下滑翔机的造价高达10万美元,将按既定路线,在冰架下进行全方位、为期数周的探测。水下滑翔机可通过调整浮力和机翼,获得推进力,并按照程序设定的方向缓慢滑行。相比之下,总造价为3万美元的浮标则只能任由洋流摆布,通过改变上升或下沉的浮力来调节运动状态。

如果水下滑翔机或自动浮标在上升时困在冰隙或某个狭长地带,就没有逃脱的可能,也无法向总部发出呼救信号。对水下机器人来说,这是一项危险的工作,佐治亚理工学院的工程师米克·韦斯特说,不过,他自己的团队也曾于2015年在南极罗斯冰架下放置系缆水下机器人。

如果有水下机器人不幸遇难,华盛顿大学的科学家将于2019年返回南极,探寻迷途机器人。即使届时找不到它们,其电池寿命也够再运行一年,其他研究人员还有希望在这段时间找到它们,并归还给华盛顿大学。而在此之前,克里斯蒂安森应该早就开始利用机器人收集的数据,来改进地球海平面上升的模型了。

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