大约1900万年前，在中新世早期，南极洲的冰盖经历了快速而频繁的扩张与收缩。中新世被普遍视为未来一个世纪地球气候变化的潜在模型，尤其是在当前碳排放持续上升的情况下。

研究南极洲主要冰盖在中新世早期的动态及其成因，有助于我们理解在气候变暖背景下冰盖的反应。这些冰原所储存的水量足以使海平面上升超过50米，并对海洋食物链及区域气候的洋流产生影响。它们的命运对地球上几乎所有生物的生存都有深远的影响。

经过数百万年的演变，南极洲冰盖的波动与地球轨道的自然振荡呈现出规律性的增长与减少。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员及其国际合作伙伴发现，南极洲冰盖在中新世时期的扩展与收缩比以往认为的要频繁得多。

最近在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上发表的新证据显示，大约在1920万到1880万年前，冰盖经历了多次几千年的周期性增长与消退。这一过程远比地球轨道和自转轴的周期性变化（即米兰科维奇周期）要快，后者通常在数万到数十万年内改变地球的气候和冰盖。

“我们对南极冰盖快速波动的观察引发了一个有趣的问题，那就是这种变化的原因是什么，”威斯康星大学麦迪逊分校2022届博士生尼克·沙利文（Nick Sullivan）表示，他负责了这项研究的分析工作。

这项研究为我们提供了一个前所未有的视角，帮助我们理解冰盖过去的行为，依赖于南极钻探项目（ANDRILL）保存的沉积物记录。该项目是一项国际科学合作，旨在通过从南极海底数百米深处钻取沉积物和岩石，收集过去气候条件的证据。

在2006年和2007年，研究人员在南极洲海岸附近的麦克默多海峡进行钻探时，发现了与冰盖中新世相关的详细沉积物记录。麦克默多海峡受到南极洲两个主要冰盖的影响。

“我们可以清楚地看到长期气候周期对2007年恢复的岩石和沉积物岩心中冰盖范围的影响，但我们最初的观察不够细致，无法捕捉到短期变化，”合著者理查德·利维（Richard Levy）说，他是惠灵顿维多利亚大学的教授，同时也是新西兰公共研究机构GNS科学的首席科学家。

沙利文领导的最新分析使科学家能够“记录过去冰盖变化的时间尺度短至五个世纪左右，”威斯康星大学麦迪逊分校的地球科学教授斯蒂芬·迈耶斯（Stephen Meyers）表示，他与沙利文共同参与了这项分析。

实际上，迈耶斯称这是一份非凡的档案。

这是因为它包含了小块砾石，这些砾石是冰山从冰盖上脱落后漂流到海底的。海洋沉积物中沙砾的数量记录了冰盖的变化，例如当冰盖的边缘靠近或远离海底的特定区域时。

在分析沉积物中米兰科维奇旋回的证据时，沙利文发现砾石丰度的变化，表明附近的冰盖以短至1200年的周期性间隔前进和后退。

目前尚不清楚是什么因素导致冰盖在这些地质上频繁的间隔内前进和后退，但研究小组根据以往对冰盖的研究提出了几个可能的原因。

一种观点认为，随着时间的推移，冰盖变得更加陡峭，导致其坍塌。另一种说法是，当厚重的冰盖在崎岖地形上移动时，摩擦产生的热量会暂时加速其运动。

沙利文表示：“很可能有多种机制在相互作用，”包括当地气候和海洋的变化。

随着全球变暖的持续，世界各地的科学家正在努力更好地理解影响冰盖行为的多种因素，超越地球轨道的影响。虽然中新世早期的世界与今天并不完全相同，但新的研究表明，如果人为温室气体排放导致二氧化碳水平和温度继续上升，南极洲的冰盖可能在未来几个世纪内迅速且意外地发生变化。

“长期以来，人们认为南极洲的冰盖在很长一段时间内保持巨大而稳定。但随着我们观察的深入，越来越意识到冰盖对环境变化的敏感性。”他补充道：“当我们考虑到需要适应由地球冰盖融化和退缩引发的未来海平面上升速度时，这种洞察力至关重要。”