這座湖被抽乾後，連地幔都受到了影響

鹹海上的廢棄漁船（圖片來源：Unsplash）

一片湖的乾涸會帶來什麼？

撰文 | 二七

審校 | 王騰王怡博

中亞地區的鹹海（Aral Sea）曾是全球第四大內陸湖。它橫跨哈薩克北部與烏茲別克南部，曾給當地人帶來了豐饒的漁獲與溫和的氣候。

20世紀五六十年代，蘇聯政府為了方便灌溉農田，決定改道咸海的兩條主要水源——阿姆河（Amu Darya）和錫爾河（Syr Darya）。當時的人們大概沒能預料到，失去主要水源的鹹海會在短短幾十年內發生翻天覆地的變化。

在今天，鹹海已經失去了大約1000立方千米的水，面積僅剩當初的10%。曾經廣闊的水面變成了一片荒漠，鏽蝕的漁船沉默地停在黃沙中。即使在僅剩的小片湖水中，由於蒸發速度快，水體鹽度過高，幾乎沒有什麼生物可以生存。

生活在鹹海附近的人們不僅失去了漁獲，還失去了健康。風掠過裸露的湖床，捲起鹽鹼化的土壤，攜帶著有毒塵埃席捲了附近地區。2017年6月，現任聯合國秘書長古特雷斯曾訪問了鹹海，並發表宣告指出，這一幾乎死亡的第四大內陸海讓他感到極大的震動，這可能是這個時代最大的生態災難。

鹹海水體面積隨時間的變化（圖片來源：原論文）

當我們震撼於地表的劇變時，一些變化也正在地下悄然發生。最近，一項發表於《自然·地球科學》（Nature Geoscience）的研究顯示，鹹海乾涸帶來的影響已經穿透地表，一直深入到了地幔。

更深處的變形

最初關注到這個問題時，現任北京大學地球與空間科學學院助理教授的王騰還在新加坡做博士後，他曾在紀錄片和書中看到過鹹海的故事。“這麼大的水體質量變化，可能會在地表產生形變。”王騰這樣思考。

王騰主要的研究方向，就是利用合成孔徑雷達干涉方法（InSAR）測量地表形變，並且破譯背後的深層機制。測量地表形變主要用的是雷達衛星，就像蝙蝠一樣，衛星會向地面發射電磁波，記錄回波訊號，透過訊號相位變化就可以測量微弱的形變。“這就相當於用一個微波波長那麼長的尺子來測量地表形變，”王騰介紹道，這項研究中使用的微波波長在5~6釐米，就像是用一把五六釐米長的尺子去測量地表的變形，“所以我們可以測得很精確，幾個毫米的形變都可以測出來。”

這把尺子顯示，從2016-2020年，鹹海的地表一直在持續抬升，每年最高可以抬升7毫米。“在如此廣袤的範圍內測量毫米級的形變非常困難”，王騰的博士生、論文第一作者樊文智介紹道，“我們處理了上百TB的資料，耗費3年多才提取到訊號。”

理論上說，當上方承載的重量突然消失，地殼會展現出明顯的彈性行為。就像是拿手指戳一顆充滿氣的氣球，當手指鬆開，氣球自然會彈回來。但鹹海發生的遠不止單純的地殼回彈，這裡的影響更深，一直深入到了地殼以下的地幔。

“鹹海的水量從2015年左右開始就不再變化了，然而在2015年之後，這裡還在持續抬升。”王騰解釋道，地殼的彈性變化往往發生的較快，這樣持久的影響，說明還有更偏流體、更緩慢的變化發生。

圖片來源：Simon Lamb, 2025

王騰將地殼的彈性形變過程比作一張桌板。如果突然拿走桌板上放置的重物，桌板的彈性會讓它恢復到原來的形狀，但這個過程很快就會結束。但如果在桌板下方，還有一層比較軟的橡皮泥，那麼這個重物不僅會壓彎桌板，還會擠走下方的橡皮泥。當重物被拿走後，橡皮泥就會緩慢地迴流到原來的位置，從而造成鹹海地表這樣持續的回彈。

在這個故事中，桌板就是地殼，重物是鹹海的水，而橡皮泥就是較軟的上地幔軟流圈。王騰等人在鹹海看到的，就是在大量湖水被“拿走”之後，由於地幔軟流圈緩慢迴流，導致的地表輕微抬升。

看到軟流圈

地球上其實一直在發生類似的現象。在大約兩萬年前的末次冰盛期，當時歐洲北部、亞洲、北美洲、格陵蘭島和南極洲的大部分地區都被冰蓋覆蓋，有時冰蓋厚度甚至可以達到3千米。這些巨大冰蓋的重量也曾導致地殼變形向下彎曲，並將黏彈性的地幔物質從受重壓的地區擠走。

當冰河世紀結束，冰川消退後的大陸也會發生類似的緩慢回彈，在一些地方，這一過程至今仍在繼續。這樣的變化也給地球物理學家提供了一個瞭解地幔軟流圈性質的好機會。根據回彈速度等資料特徵，結合數值模型，就能計算出地幔大致的黏度係數——這是一個反映流體在力的作用下流動能力大小的引數。

鹹海的地表變形也在拓寬我們對地幔流變性質的瞭解。在此前的研究中，想要了解地幔的黏度係數往往只能透過冰後回彈或是大規模地震後的回彈來測量。然而中亞地區並不在斷裂帶附近，鮮有大地震發生。而近期歷史上這裡也不曾有大規模冰川，這讓中亞地區下方的軟流圈成為了一片認知上的空白。“鹹海的消失其實是一個很好的機會，”王騰說道，“讓我們能夠了解大陸內部軟流圈的性質。”