2023 年 8 月，丹麥奧胡斯大學的 Søren Rysgaard 來到了格陵蘭島東北部的迪克森峽灣（Dickson Fjord）。迪克遜峽灣夾在上千米高的陡峭崖壁之間，與其他大大小小的峽灣一起，組成了一個蜿蜒複雜的峽灣系統。
圖檔來源：Stephen Hicks; Kristian Svennevig; Alexis Marbeouf
Rysgaard 來到這裡，是為了在山體和水下安裝一系列監測裝置，以完善格陵蘭島東北部實時冰下海洋環境監測網絡。但就在他們離開的幾星期後，9 月 16 日，一場巨大的山體滑坡打破了平靜的海面。Rysgaard 安裝的裝置恰好監測到了海平面的異常波動——這裡發生了一場海嘯。緊接着，以格陵蘭島東部為中心，一個地震信号傳遍了整個地球。并且在接下來的 9 天裡，這個地震波持續回蕩在全球每一個人的腳下。
滑坡發生前後的衛星圖像（圖檔來源：Copernicus, Sentinel-2, EO browser）
神秘地震波
Kristian Svennevig 是丹麥和格陵蘭地質調查局（GEUS）的研究員，他最初注意到這個信号，是應丹麥北極聯合司令部（Greenland and Danish Joint Arctic Command）的要求，調查這場滑坡和海嘯事件。
從現場和衛星照片中，可以清晰地看到這裡發生了什麼：聳立在峽灣上方約 1200 米高的一處山頂坍塌，引發了山體滑坡。墜落的山體一路沿着冰川下滑，裹挾着更多冰塊和沉積物，墜入了峽灣。坍塌的山體岩石與冰塊的體積達到了 2500 萬立方米，足以填滿一萬個奧運規格的遊泳池。
圖檔來源：原論文
驟然的沖擊在迪克森峽灣激發了劇烈的海嘯，第一波的海浪高達 200 米——遠超 2004 年印尼海嘯和 2011 年襲擊日本福島核電站海嘯的海浪高度。而就在峽灣往東 70 千米處，是一處監測站點 Ella ø。這裡的海浪高度依然達到了 4 米，海水蔓延到了距離海岸線 80 米遠的内陸。萬幸的是，此時監測站内并沒有人員工作或居住，海嘯隻是沖毀了這裡的大量裝置，并沒有造成人員傷亡。
滑坡和海嘯發生前（左圖）與發生後（右圖），從峽灣拍攝的山峰和冰川，圖中黃色區域為墜落的山頂岩石，紅色區域為受到海嘯影響的區域。（圖檔來源：Søren Rysgaard, Danish Army）
就在同一時期，一個線上社群裡聚集了一大群來自全球各地的地震學家。引發他們關注的，是同一個神秘的地震信号：就在迪克森峽灣的滑坡和海嘯發生後，從北極到南極，全球各地的高靈敏度地震傳感器都探測到了一個奇怪的地震波。
說它奇怪，原因之一在于這是一個非常簡單、頻率單一的地震波。如果将地震信号轉換成可以聽到的聲音，我們熟悉的那些地震聽起來就像是一場管弦樂的合奏——它由許多不同頻率的波共同組成。然而這個來自格陵蘭島的信号卻非常單調，像是一陣穩定的蜂鳴，維持着約 90 秒一個周期（這個頻率極慢，以至于人類無法直接感覺到）。而它的另一個奇怪之處在于，這個信号在長達 9 天的時間裡，一直維持着一定的強度。以至于研究者起初将這個信号稱為“不明地震物”（Unidentified Seismic Object, USO）
很快，Svennevig 所在的團隊與線上社群中的科學家聯手組成了一個多學科團隊，這個團隊由來自 15 個國家或地區 40 個機構的 68 名科學家組成。就在滑坡發生 1 年後，他們的研究成果登上了《科學》（Science）雜志，揭示了格陵蘭島的一場海嘯，如何引發了持續 9 天的全球地震。
湖嘯山撞
想要将海嘯與這場漫長的地震聯系起來，線索就藏在地震信号裡。不同于在地球内部傳播的體波（也就是我們熟悉的橫波與縱波），在地表傳播的面波有着一些特殊的性質。根據振動的模式和方向，面波主要可以分為水準向振動的勒夫波（Love wave），與上下滾動式的瑞利波（Rayleigh wave，可以視為質點做圓周性滾動）。研究團隊以東格陵蘭島為中心，繪制了全球地震台站檢測到的面波信号。結果發現，最大振幅的勒夫波在西南到東北方向，而最大振幅的瑞利波在西北到東南方向。這個角度恰好與迪克森峽灣的長軸和短軸相平行。
“是以我們推測，這隻能是由于存在一個與迪克森峽灣的長軸成 90° 的力，這個力的來回振蕩才能導緻這樣的面波。”英國牛津大學的 Paula Koelemeijer 解釋道。做到這一點的，正是迪克森峽灣中的水體。
左圖中紅色代表瑞利波，綠色代表勒夫波，右圖為迪克遜峽灣（圖檔來源：原論文）
研究者發現，地震波的主振蕩周期約為 90 秒，考慮到迪克森峽灣的寬度約 3 千米，深約 540 米，這一頻率恰好與峽灣的共振頻率一緻。換句話說，是起初劇烈的海嘯演變成了迪克森峽灣中沿短軸方向的“湖震”（seiche，又稱湖嘯）。随着峽灣中的水體每 90 秒來回晃動一次，水的動能被傳遞給峽灣兩側的地殼。“可以說，這場湖震就像是迪克森峽灣的心跳，”英國倫敦大學學院的 Stephen Hicks 說道，随後這種地震波傳播到地球各處。
事實上，湖震是一種相當普遍的現象，通常在強風等天氣下出現，發生在湖泊或其他封閉或半封閉水域。然而此前從未有研究發現，湖震可以持續長達 9 天的時間。
最後一塊拼圖由數值模拟填補。為了精确重建湖震的持續演變，研究團隊建立了非常精細的模型，嘗試解釋為何這場振動可以持續 9 天的時間。最終，他們将答案鎖定在迪克森峽灣獨特的地形上。
迪克森峽灣夾在高達上千米的懸崖之間，西側沒有通路，東側則為一個近 90° 的急轉彎，研究者提出，這使得水體的能量不會輕易逸散出去，而是像鐘擺一樣，穩定地在峽灣内擺動。
同時，随着山體滑坡在冰川上加速，直直沖向峽灣的一側，大部分能量集中到了平行于峽灣長軸一側的海岸線，這可能也幫助積攢了足夠的沖擊力。
腳下的氣候變化
這樣一場振動全球的地震看似偶然，但從氣候變化的角度來說，一切已經早有預兆了。作為格陵蘭島東部複雜峽灣系統中的一環，迪克森峽灣兩側的崖壁上充滿了溝壑，溝壑間填充着古老的冰川，正是這些冰川支撐着更高處的岩石。
然而研究者發現，從 1987 年到 2018 年，位于此次發生滑坡的山頂下方的冰川已經變薄了 30 米。“我們相信，（從 2018 年）到近年來冰川甚至變薄了更多，導緻它無法繼續支撐山頂岩石的重量，最終發生了滑坡。”Svennevig 說道，“這是有史以來第一次在格陵蘭島東部觀測到山體滑坡和海嘯，表明氣候變化已經對這裡産生了重大影響。”
同時，可以肯定的是，這也不會是這裡發生的最後一次由山體滑坡引發的特大海嘯。氣候變化正在削弱多年凍土層和冰川。不僅是迪克森峽灣和格陵蘭島東部，類似的事件也将更頻繁、更大規模地發生在極地和世界各地的山區。正如這次持續 9 天的地震信号一樣，更多不可思議、過去從來無法想象的極端情況正在成為現實。
“這也許是我們第一次從腳下觀察到氣候變化的影響，”Hicks 說道，“迪克森峽灣發生的振動已經傳到了每一個人的腳底，沒有任何一個地區可以幸免。”
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來源丨環球科學（id:huanqiukexue）
作者丨二七