鹿小安

如果問你哪里有冰洞，你可能會想到北極，也可能想到哈爾濱的冰雪大世界，其實找冰洞或許不用去那么北的地方，就在山西，就有中國最大規(guī)模的冰洞。

這里有個大冰洞

山西省寧武縣是一個山嶺縱橫的地方，這片區(qū)域一般海拔在2千米左右，屬溫帶大陸性氣候，冬季漫長而寒冷，夏天氣溫又會陡然上升，日照增強。稍顯寒冷的春季終于過去，溫度更舒適的夏天到來時，就在這個縣城西50千米處的春景畦鄉(xiāng)境內(nèi)，一個洞穴吸引了大批游人前往。

這個洞穴位于超過2300米海拔的山上，洞外地表溫度在17℃以上，植被茂密、繁花盛開時，走進(jìn)洞穴，卻是另一番景象。洞內(nèi)地面、過道、洞壁都被厚厚的冰層覆蓋，寒氣襲人，冰柱林立，冰鐘乳石、冰瀑布垂掛，冰石筍“拔地而起”，在五彩燈光的照射下，仿佛是一個夢幻的冰晶宮。沿著臺階，越往下走，洞穴冰層越厚，溫度越低，冰洞深度達(dá)到了85米。

據(jù)考證，這個冰洞形成于新生代第四紀(jì)冰川期，距今已經(jīng)有約三百萬年的歷史。人們結(jié)合地名和形成時間，將其命名為寧武萬年冰洞。

我們知道，一般，洞穴是由流水侵蝕基巖形成，這些基巖洞穴通常絕熱于地表，溫度基本上是恒溫的，大約相當(dāng)于地表的年平均溫度。所以，在一些高緯度高海拔地區(qū)，大夏天里有冰洞并不是什么稀奇事。因為這些地區(qū)年平均溫度低于零度，當(dāng)夏天地表冰雪融化后，水流入低于冰點的洞穴時，就會結(jié)冰。

然而，寧武縣地處溫帶，雖然冬季非常寒冷，但年均溫度在2.3°C以上，根本構(gòu)不成形成冰洞的環(huán)境，其地下怎么會形成低于0°C的龐大冰洞呢？

不可思議的冰洞

一些人猜測寧武萬年冰洞所在地，是不是為凍土層，這種凍土層形成的洞穴溫度會低于冰點。雖然在高緯度地區(qū)，凍土層非常常見，但在一些溫帶地區(qū)，也會分布有永久凍土層。這是因為如果某個地區(qū)的冬季風(fēng)非常強勁，而地表又沒有被雪覆蓋，不影響冬季土層的冷卻和凍結(jié)，可能會使得冰凍土層可以保存于地下很深的位置，尤其是在不容易吸收熱量的淺色巖石中。

然而，由于凍土層一般很堅硬，地表水很難滲透，所以如果凍土層形成了冰洞的話，冰洞里的冰量也會非常少，這樣的洞穴越往深處走，越干旱，最終完全無冰。但顯然寧武萬年冰洞并不是這樣的。

一些人提出了地?zé)岵痪碚?，認(rèn)為有的時候地幔層的熱流不會流經(jīng)某個區(qū)域，導(dǎo)致這個區(qū)域溫度過低，如果這個區(qū)域正好有個洞穴，經(jīng)年累月，冰冷的沉積物將在洞穴沉積，形成冰洞。

不過，這個理論也沒法解釋寧武萬年冰洞。雖然在地球上，地?zé)岽_實有所不同，但如果由于地?zé)岵蛔悖瑢?dǎo)致洞穴溫度過低，地表溫度也會較冷。然而在寧武萬年冰洞，即使洞穴溫度在零度附近，地表的夏季氣溫也可能達(dá)到20°C，差距相當(dāng)大。

真正的原因

實際上，寧武萬年冰洞的形狀、空氣對流等諸多因素，共同創(chuàng)造出了這種獨特的自然景觀。

寧武萬年冰洞形狀就像一個口袋，洞口狹小，“肚子”大，洞穴的主體位置又比洞口低，可以充當(dāng)冷陷阱的作用。在春夏秋天，外部空氣比洞內(nèi)熱，洞內(nèi)的冷空氣沉在洞底，不會產(chǎn)生熱對流。雖然此時熱量從外界向冰洞內(nèi)傳遞，但由于巖石和空氣的熱傳導(dǎo)率都不高，不足以使冰洞內(nèi)的溫度顯著上升。

在冬天，洞穴外的溫度會下降到-15°C。由于洞內(nèi)常年氣溫保持在-1°C左右，因而冬季外界氣溫一旦低于這一溫度，寒冷的空氣就會源源不斷地進(jìn)入洞中。洞外沉重的冷空氣進(jìn)入洞穴后，洞內(nèi)較暖的空氣升起并逃逸，進(jìn)一步降低了洞穴內(nèi)溫度。

而一旦洞穴中形成冰塊，就可以作為平衡洞內(nèi)溫度的“緩沖劑”。在夏天，如果溫暖的空氣進(jìn)入洞穴，很大一部分熱量用于使冰融化，可以防止洞內(nèi)溫度升得過高，讓洞穴中的其他部分不會過熱。

到了冬天，當(dāng)非常冷的空氣流入時，洞穴中的液態(tài)水將凍結(jié)，釋放熱量，使得洞穴的溫度不會降得過低。這個過程可以在一定程度上讓洞穴中的溫度相當(dāng)恒定，所以冰洞的溫度一年內(nèi)變化幅度會很小。

在這些因素的共同作用下，最后的結(jié)果就是寧武這個冰洞可以保持幾百萬年不會融化的奇跡。

科學(xué)家們認(rèn)為，寧武萬年冰洞自身可以維持非常穩(wěn)定的凍結(jié)狀態(tài)，即便游客和安裝在冰洞中的燈泡會散發(fā)熱量，也并不會破壞冰洞的環(huán)境。

人類行為可能弄巧成拙

然而，一些人類的保護(hù)行為反而可能弄巧成拙。比如，在中國黑龍江省，有一個五大連池冰洞，科學(xué)家們認(rèn)為這個冰洞很可能會在40年內(nèi)融化，而造成這一后果的竟然是人類。

原來，該景點的管理人員為方便管理，在洞穴入口處安裝了一個金屬門。正是由于金屬門會阻擋冷空氣進(jìn)入洞穴，使得洞內(nèi)溫度逐年升高，最終導(dǎo)致整個冰體融化。如果寧武萬年冰洞的氣流受阻，同樣也會遭遇這樣的命運。

其次，氣候變暖也會對冰洞造成威脅。南極的拉森B冰棚曾經(jīng)在地球上穩(wěn)定存在了1.2萬年，但由于氣候變化，在2002年，只用了一個多月的時間，這座面積約3250平方公里的冰架就損失了2/3的面積。同樣在溫帶，由于冬季天數(shù)變短，春天提前到來，補充冰洞的冷空氣變得更少，在這種情況下，寧武萬年冰洞也隨時可能消失。

寧武萬年冰洞的消失不只是會對當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)造成影響，冰洞實際上是記錄過去地球大氣和環(huán)境狀況的“檔案庫”。比如，一些古老的氣泡困于冰中，對氣泡中氣體的研究，可以揭示古老地球大氣的組成成分。保存在冰中的花粉、葉片以及微生物還可以為科學(xué)家們提供數(shù)百萬年前的地球生命信息。

現(xiàn)在，極地地區(qū)雖然存在大面積的永久凍土，但在溫帶地區(qū)，永久凍土是罕見的，所以保存好寧武萬年冰洞，實際上也有助于科學(xué)家們了解溫帶地區(qū)過去的氣候變遷。endprint