科学家表示，液态水是了解冰川中冰冻形态行为的关键。近年来，南极洲的研究人员发现了数百个相互连接的液态湖泊和河流，这些湖泊和河流位于冰层中。而且，他们拍摄了冰下厚厚的沉积物盆地，其中可能包含最大的水库。但到目前为止，没有人证实冰下沉积物中存在大量的液态水，也没有研究过它如何与冰层相互作用。
来自六个研究机构的研究团队首次绘制了南极洲西部深层沉积物中活跃的巨大循环地下水系统。他们认为，这种系统可能在南极洲很常见，可能对这个冰冻的大陆如何对气候变化做出反应，或者甚至可能对气候变化做出贡献，这些目前都还未知。这项研究成果已经发表在《科学》（Science）杂志上。
几十年来，科学家们一直在南极冰盖上空通过雷达和其他仪器对地下特征进行成像。这些任务揭示了夹在冰层和基岩之间的沉积盆地，其多孔特性提供了储存地下水的潜力。但是，机载地球物理学通常只能揭示这些特征的大致轮廓，而不是揭示含水量或其他特征。不过有个例外，2019年的一项研究使用直升机携带的仪器记录了南极洲麦克默多干谷大约350米冰层以下几百米冰川下的地下水。但是，南极洲大多数已知的沉积盆地都更深，而且大多数的冰层更厚，机载仪器无法达到。在少数地方，研究人员已经钻过冰层进入沉积物，但只穿透了几米。因此，冰盖行为模型仅包括冰内或冰下的水文系统。
这是一个很大的缺陷：南极洲大部分广阔的沉积盆地位于当前海平面以下，夹在基岩的陆地冰和大陆边缘的浮动海洋冰架之间。它们被认为是在海平面较高的温暖时期在海底形成的。如果冰架在气候变暖的情况下后退，海水可能会重新侵入沉积物，而冰架后面的冰川可能会向前冲，从而提高全球海平面。
研究人员集中研究60英里宽的惠兰斯冰川，这是为世界上最大的罗斯冰架提供水源的半打（half-dozen）快速水流之一，其面积约为加拿大育空地区。先前的研究发现，在冰层内有一个冰川下的湖泊以及其下方延伸的沉积盆地。对第一英尺左右的沉积物中进行浅层钻探，发现了液态水和繁荣发展的微生物群落，但再往下是什么一直是个谜。
2018年底，研究人员利用直接放置在地表上的地球物理仪器更好地绘制沉积物及其特性。研究团队使用电磁成像技术，该技术可以测量在地球大气层中产生的自然电磁能对地球的渗透情况。冰、沉积物、淡水、咸水和基岩都在不同程度上传导电磁能；通过测量这些差异，研究人员可以创建类似核磁共振的不同元素的地图。该团队将他们的仪器放置在雪坑中一天左右，然后将它们挖出并重新安置，在大约四十个地点进行读数。他们还重新分析了由其他团队收集的从地球发出的自然地震波，以帮助区分基岩、沉积物和冰。
他们的分析表明，根据不同的位置，沉积物触及基岩之前，在冰层底部延伸了半公里到近两公里。他们证实，这些沉积物一路下来都充满了液态水。研究人员估计，如果将所有水提取出来，能够形成一个220至820米高的水柱，至少比冰层内部和底部的现成水文系统多10倍，甚至可能比这还要多。
咸水比淡水更好地传导能量，因此他们也能够表明，地下水随着深度的增加而变得更加咸。这些沉积物被认为是很久以前在海洋环境中形成的。在大约5000到7000年前的一个温暖时期，海水可能最后一次到达现在的Whillans所覆盖的区域，使沉积物中的盐水饱和。当冰层重新移动时，来自上方的压力和冰底的摩擦产生的新鲜融水明显被迫进入上层沉积物。
研究人员表示，这种缓慢地将淡水流入沉积物的做法可以防止水在冰层底部堆积。这可能会对冰的向前运动起到制动作用。其他科学家在陆上冰流与浮冰架的交汇点的测量显示，那里的水比正常海水的盐度低。这表明，淡水正在通过沉积物流入海洋，为更多融水进入提供空间，并保持系统稳定。
然而，研究人员提到，如果冰面随着气候变化变薄，水流的方向可能会被逆转。上层的压力将减少，更深的地下水可能开始向冰底涌出。这可能会加速冰层向前运动。此外，如果深层地下水向上流动，可以携带基岩中自然产生的地热；这也会加速冰底的溶解，推动向前发展。但是，这是否会发生，以及在多大程度上发生，都还不清楚。
研究人员认为，这项研究只是解决这些问题的一个开始，深层地下水动力学的存在改变了对冰流行为的理解，也促使研究人员进一步完善冰下水模型。（傅圆圆 编译）
