从近地轨道的太空看，南极洲给人的感觉像是裹了一层白色冰毯，这样的情形已经维持了数百万年。南极洲冰盖最深处可达数千米，并且在其下面还隐藏着数百个融水湖，湖底与大陆基岩相连接。其中的一些融水湖通过与海洋相连的水道系统，进行灌入和排水。

当前，美国航空航天局（NASA）借助先进的地球观测激光仪器，让科学家们能更清晰和完整地掌握隐藏在西南极洲冰盖下的湖泊系统。另外，科学家通过该项技术还意外发现了两个仍处于活跃状态的冰下湖。

■利用ICESat-2收集的数据，科学家们更掌握南极洲冰盖下的湖泊特征（来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心，凯利·布伦特博士）

这项研究发现帮助科学家，就冰盖下的水道系统是如何影响冰层滑入海洋的速度提供了重要见解。随着南极洲冰层划入海洋速度的加快，未来也增加了改变其循环和生态系统的淡水。NASA利用ICESat-2卫星使科学家能精确绘制冰下湖泊地图。

尽管冰层厚度很大，但随着冰盖下湖泊的灌入或排空，它也会上升或下降。利用太空卫星测量冰面高度也是目前可取的有效手段之一。该研究成果在7月7日发表在Geophysical Research Letters（《地球物理研究快报》）上。

卫星的工作原理是发射一束激光，激光分裂成六束，所有的激光在发射至地表后反弹。一些来自光的光子使它返回到卫星上，而这些光子返回到卫星上所需的时间可以用来测量光照射到的光斑高度。测量结果精确到了十亿分之一秒。

■动画演示ICESat-2卫星搭载的激光技术测量地表过程（来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心）

几十年来，南极洲冰盖下的水文系统一直是个谜。这种情况从2007年起开始发生变化，当时加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的冰川学家Helen Amanda Fricker取得了一项突破，帮助更新了对南极洲冰下湖泊的经典理解。

2007年借助于ICESat卫星数据（ICESat-2的前身），Fricker首次发现在南极洲快速流动的冰流下，整个湖泊网络彼此连接，随着时间的推移不断地进行着填充和排水。以前，科学家普遍认为这些湖泊始终处于静态并保持融水，没有灌入和排水。

至此，科学家得出的结论是，南极洲冰盖下的这种湖泊活跃由多种因素造成，包括上层冰块的巨大重量所施加的压力波动、冰盖床和下面岩石间的摩擦，以及来自冰层的热量。为了研究南极洲冰下湖泊频繁灌入和排水的区域，Fricker在设计ICESat-2任务从太空观察极地冰的方式发挥了关键作用。

■动画演示南极洲冰盖下的融水湖（来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心）

科学家们通过研究发现，南极洲冰盖像厚厚的蜂蜜一样从大陆的中心区域缓慢向外流动。当冰接近海岸时，速度发生了剧烈变化，变成了河流般的冰流，以每天几米的速度将冰层快速地滑入海洋。

随着冰盖移动，它会出现裂缝、裂缝和其他缺陷。当冰盖下的湖泊积水或排水时，它们也会使上面的冻结表面发生变形。无论大小，ICESat-2卫星使用激光高度计系统测量了地球表面，以精确到几英寸的精度绘制了这些冰层高度的变化。

■动画模拟南极洲附近海面的洋流变化（来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心）

通过长期卫星跟踪测量，将为冰盖理论提供重要的证据。在过去20年中，冰川学家发现南极洲冰盖的变化影响了地球大气和海洋变暖。Fricker提出，现在看来在我们看不见的地方即冰盖下的湖泊变化，会成为未来南极冰盖研究的重点领域。

最近，Fricker和另一组科学家探索了淡水和南大洋之间的联系。这一次，研究团队是通过观察冰架表面附近的湖泊。一块漂浮在海洋上的大冰块被视为冰盖的延伸。研究报告称，从湖底到南极洲东部艾默里冰架底部发生裂缝后，一个被冰覆盖的大型湖泊于2019年出现了坍塌。

利用来自ICESat-2的数据，该团队分析了冰架景观的崎岖变化。坍塌事件发生后，原来的地方留下了一个约10平方公里的巨大洼地，面积是纽约中央公园的三倍多。三天之内，这条裂缝将近2000亿加仑的淡水从冰架表面输送到的海洋中。

■（来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心）

2019年9月NASA发射了ICESat-2卫星，帮助科学家不断更新了对南极洲的认知。除了绘制冰盖地图外，该卫星还收集了世界其他地区的信息，包括陆地地形、河流、湖泊和森林的高度，以及海底的深度。

ICESat-2收集数据后，科学家们利用它在古老的南极地图上完善了更多的细节，并显示冰原和冰川随时间的海拔变化。这些数据可以帮助他们改进海冰和气候预测。ICESat-2测量高度变化的精度可以帮助科学家区分薄海冰和厚海冰。