在南極朝 137 公尺深的冰洞扔冰塊，會聽到什麼？

最近有位科學家約翰‧安德魯‧希金斯（John Andrew Higgins）在社群媒體上傳一段有趣的影片。他們在南極冰蓋鑽了一個直徑 22 公分、深約 137 公尺的冰洞後取出冰芯，然後將一塊冰扔下去。

由於冰是逐年增加的積雪層形成，因此較低的積雪層比較高的積雪層更老，就像樹木年輪，透過鑽取底層積雪，可讓我們找到歷史的痕跡。因此，科學家會在南極冰蓋利用垂直鑽鑿，在冰蓋挖出冰洞，然後往下鑽到一定深度，取出如冰棍、所謂的「冰芯」。

希金斯與研究團隊在南極洲進行相關研究，因此也鑿了一個約 150 公尺深的冰洞，這個深度取得的冰芯，約是數千年前的歷史。透過冰芯中的空氣氣泡，也可讓科學家觀察當時的空氣樣本。

總之，取完冰芯後，希金斯拍了一段影片與大眾分享一個有趣的現象：他將冰塊扔進冰洞，讓大家聽聽看發出什麼聲音。不管你想像的聲音是什麼，你絕對會驚訝地發現絕不是你期待聽到的聲音。

What does a 9 inch ice core sound like when dropped down a 450 foot hole? Like this! Credit to @peter_neff for the idea and @Scripps_Polar, @sciencejenna, @GeosciencesPU, @US_IceDrilling, and @paleosurface for the execution! pic.twitter.com/pW7LxKdbUB

— John Andrew Higgins (@blueicehiggins) February 7, 2020

這聲音聽起來，比較像看卡通影片的特效，一點也不像現實世界的聲音。為什麼會這麼奇妙，相信很多人都很想知道。因此團隊也 po 了解釋影片，並說明取得冰芯的過程。

Here’s the story on this crazy sound (V1), plus the basic science @blueicehiggins, myself, & others do studying past climate with #Antarctic ice cores. ???❄️ pic.twitter.com/QAtjcxXXGh

— Peter Neff (@peter_neff) February 8, 2020

可從影片看到，科學團隊主要利用一根長管，使用機器以長管鑽挖冰蓋。

影片從長管內部看往冰蓋鑽取的過程。因為越往下鑽取得的冰芯，歷史越久，因此通常都要鑽幾百公尺甚至到公里深。

最後將長管拉起，就可取得冰芯。

而聲音是從哪裡來的？團隊分析聲音可分為兩部分，第一是冰塊在冰洞移動產生的聲音，有點像把東西放在圓碗裡旋轉，會聽到像某個東西在旋轉，然後聲音越來越低沉。希金斯解釋聲調的改變，與冰塊在冰洞移動越來越遠有關，是都卜勒效應的影響。

都卜勒效應指的是，當聲波來源和觀察者有相對運動時，觀察者接受到波的頻率與波源發出的頻率並不相同的現象。例如當遠方急駛而過的火車鳴笛聲，越接近你聲音就越尖細（即頻率變高，波長變短），離你而去的火車鳴笛聲越低沉（即頻率變低，波長變長），就是都卜勒效應現象。

另一個很明顯的則是類似子彈的聲音，希金斯解釋是，因冰洞是圓形的，我們聽到的實際上是聲波在冰洞反射彈跳產生的聲音。

• 9 inch ice core dropped down a 450-foot hole

（本文由 T客邦 授權轉載；首圖來源：John Andrew Higgins）