麦克默多站（图片来源：Pixabay）
毗邻罗斯岛南端，在南极海岸附近，坐落着一个城镇，它是世界上最偏远的城镇之一。麦克默多站（McMurdo Station）是美国在南极洲的主要前哨站，它建在崎岖的火山岩地表上。
麦克默多站没有常住居民，它只是来访的科学家和临时人员的一个中转站，其中一些人一次在那里住上一年。在人口最稠密的时候，通常是在夏天，这里住着大约1000人。
他们与外界的唯一联系方式是卫星系统，卫星系统提供有限而脆弱的互联网接入。这意味着数以百计的人共享一个缓慢而间断的互联网连接。
现在，科学家们希望把南极洲带入21世纪。他们正在推动一种光纤电缆的建设，这是一种最快的互联网技术形式，可以从新西兰或澳大利亚一直延伸到麦克默多站。
根据明尼苏达大学冰川学家Peter Neff的提议，这个想法已经持续多年了。但它最近又开始有吸引力了。
6月，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）主办了为期三天的研讨会，研究电缆能给南极洲带来的价值。研讨会的主讲人来自美国、新西兰和澳大利亚的研究机构。
包括Neff在内的研讨会组织者正在编写一份总结报告，希望在本月晚些时候提交给美国国家科学基金会。与此同时，该机构计划最早在8月开始自己的“桌面研究”工作——汇编使电缆成为现实所需的研究和数据。
这不是美国国家科学基金会第一次探索这个想法。他们在过去就进行过探索，只是失去了动力。但最近人们的兴趣重新燃起，部分原因是，新西兰正在进行的一系列电缆项目可能使美国在不久的将来更容易开始自己的电缆建设工作。
与此同时，在受气候变化深远影响的南极洲，人们对提高科学能力的兴趣空前高涨。
Neff在接受E&E新闻采访时说：“现在似乎有一个机会，真正点燃了美国国家科学基金会的火焰。”如果他们能够做到这一点，现在就是时候了。”
“带宽不足”
在夏天，麦克默多站通常会举办一系列活动。各领域的科学家——生物学家、气象学家、海洋学家和冰川学家——都来到该站的设施或附近的野外营地进行研究项目。
这些努力每年都变得越来越重要。气候变化正在以可能深刻影响全世界人类社会的方式迅速重塑南极冰盖。南极洲目前每年有数千亿吨冰融化，这正在导致全球海平面上升。
“我们确实知道，未来海平面将继续以更快的速度上升，”Helen Fricker在美国国家科学基金会的研讨会上发言说道，她是加州大学圣地亚哥分校Scripps海洋研究所的一名冰川学家。“但我们的预测是保守的，因为我们真的不了解导致南极洲周围冰盖大量损失的过程。”
充分了解南极洲冰层流失的驱动因素是更好地预测海平面上升的关键。这意味着我们需要更多数据。
但大量的数据对麦克默多的科学家构成了挑战。有限的带宽意味着他们可以传输回美国的材料非常有限。通常，直到研究人员将存储在硬盘驱动器上的数据带回到实验室，他们才能充分地分析数据。
这对科学进展造成了拖延。这意味着重要的发现可能需要几个月才能被人们了解。这还可能给实地考察的研究人员带来问题。
南极研究通常依赖于敏感科学仪器收集的测量结果。如果仪器出现问题，需要以某种方式修理或调试，科学家可能直到开始处理数据才意识到这一点。等到他们能够通过卫星将足够多的数据传输给同事，然后等待接收回应，可能为时已晚。
俄亥俄州立大学的极地气象学家David Bromwich在研讨会上说：“我想留给你们的主要信息是，我们的社区缺乏南极洲以外的带宽。（目前的南极带宽）没有获取对时间要求高的大数据集的能力，而大数据集是重点。”
专家说，光纤电缆可以改变麦克默多站的研究和日常生活。
在麦克默多站工作的非科学家通常在互联网方面的优先级较低，（通过光纤电缆）他们可以拥有更好的连接。日常运营和网络安全工作将更容易进行。改进的视频流可以为科学教育和推广工作开辟机会。
科学家可以以更高的速度发送和接收更多数据。
“我们正在经营一个小镇，它的存在是为了支持我们的科学，”美国国家科学基金会技术开发和极地研究支持经理Patrick Smith在接受E&E News采访时说。“这就像试图运行国际空间站，但是却不赋予它正常运行所需的条件，从而使其瘫痪，而只有正常运行，它才能支持在其上进行的这些科学任务。”
除了更好的互联网，还有很多机会。现在我们可以在光纤电缆上安装特殊传感器，以收集有关海洋温度、盐度和其他科学数据的信息。这些测量可以为科学家提供更多关于南极海岸线变暖的信息。
光纤电缆（图片来源：Pixabay）
“更多的观测是关键，”Neff说。“我们越来越认识到，每当我们认为一些小细节对南极洲的未来无关紧要时，事实证明它其实很重要，我们总是需要很长时间来评估信息：我们今天看到的真的是特殊、异常的吗？”
“一套更广泛的工具”
距离麦克默多站800多公里（500英里）处，一小群建筑物孤零零地矗立在地球的尽头。南极站（South Pole Station）是一个比麦克默多更加偏远的前哨站，在夏季通常只有大约150人居住，在寒冷的季节只有几十人居住。从2月到11月，南极的冬天，外人几乎无法到达，太冷了，飞机也无法到达。
这里是地球上最恶劣的环境之一，科学家们在这里能够进行几乎在其他任何地方都不可能进行的研究。
南极大气研究天文台保存着来自南极内陆的世界上最长的连续气象数据集之一。它监测了世界上一些最清洁空气的大气化学成分。与此同时，南极独特的大气层使天体物理学家能够探测到难以捉摸的亚原子粒子（称为中微子），这项研究可以为他们提供宇宙的起源和未来的线索。
密歇根州立大学的物理学家Nathan Whitehorn说，这些研究每天收集到数万亿字节的数据，并且它们正在不断扩大。他说，在十年左右的时间里，南极物理学家可能会比欧洲核子研究所（CERN）著名的大型强子对撞机（世界上最强大的粒子加速器）收集的数据还要多。
但南极站的卫星信号比其他地方更不稳定。通常，它每天只会在几个小时内突然有信号。南极研究人员通常只能将大约10%的数据传输到家中，其余数据必须通过硬盘进行运输。
由于一年中的大部分时间都无法进入南极站，科学家通常在飞机能够通行时，每年只运送一次他们所有的硬盘驱动器。
Whitehorn说：“你在11月份之前建立数据，把东西放在飞机上，保留一份备份副本，以防飞机上的货物发生意外，然后一个月左右以后，它（硬盘驱动器）抵达美国。”
现在，南极站研究人员希望连接麦克默多站的电缆能够帮助他们解决自己的数据问题。如果这两个站可以通过某种方式连接起来（也许是在冰上铺设第二条电缆），那么南极站的科学家也可以将更大容量的数据传输回他们家的实验室。
Whitehorn说，即使没有第二根电缆，通过卫星把数据从南极站传输到麦克默多站，也比从南极传输到下一个最近的数据中心新西兰或澳大利亚更容易。从那里，数据可以通过电缆快速传送。
南极站科学家并不是唯一有远大梦想的人。其他的南极洲科学家设想，麦克默多站将成为一个中央数据中心，为罗斯海沿岸、甚至跨越南极洲的研究地点提供数据服务。
南极洲（图片来源：Pixabay）
科罗拉多矿业学院的冰川学家Matthew Siegfried在研讨会上说，这个想法对冰川专家来说尤其重要。为了真正了解南极冰盖发生了什么，科学家需要从整个大陆的各个地点收集数据。
冰川学家在实地考察中使用的各种仪器可以收集大量的数据，其中一些仪器的数据量大约为每分钟千兆字节。Siegfried建议，在理想的情况下，麦克默多可以作为一个数据中心，为更多的远程实地考察地点提供服务。
这仍然留下了一个问题，即这些实地考察点将如何连接到麦克默多站。但是，麦克默多站的一个可靠信号至少可以打开通往其他站点的大门。
Siegfried说，未来任何连接麦克默多站的电缆“都需要被视为一套更广泛的工具的一部分，以帮助改变我们的科学。”
后续行动
美国国家科学基金会技术开发经理Smith表示，麦克默多电缆的概念在美国国家科学基金会已经存在至少十年了。当时，美国国家科学基金会委托一家海底电缆咨询公司进行了一项研究，该研究表明，“理论上这是可能的，但有很多细节需要解决。”Smith说。
随着其他项目得到了优先考虑，这个想法失去了动力。但去年，智利政府宣布了其自己的跨洋电缆项目，该项目从南美延伸到新西兰和澳大利亚，人们的兴趣再次浮出水面。最近，新西兰宣布计划在该国南岛的最南端建设其第一个超大规模数据中心，美国国家科学基金会曾考虑在该地铺设自己的电缆。
这类项目可能会让美国更容易开始建设其电缆。如果多方有兴趣在同一地点铺设电缆的基础设施，那么他们合作分担成本通常会比较经济。
随着铺设电缆的想法再次被提上议程，美国国家科学基金会正在迅速研究它是否切实可行。南极冰封的海岸线并不是安装光纤电缆最容易的地方，关于如何实现这一点以及是否值得为此花费，仍然需要进行大量的研究。
目前，参加最近研讨会的科学家正忙于为美国国家科学基金会编写一份报告，概述南极研究的意义。与此同时，美国国家科学基金会正计划委托进行一项有关电缆工程要求的研究，可能需要其他联邦机构的协助。
Smith表示，这项研究最早可能在8月份开始。其结果将决定美国国家科学基金会是否继续推进该项目。如果继续推进的话，安装电缆可能还需要几年时间。
Smith警告说：“目前这一切都是探索性的，我们还没有做出任何承诺，因为我们知道的还不够。我们会继续跟进，看看这个项目会走向何方。”
但Smith补充说，他对目前的交流进展抱有希望。
“我们还有很多工作要做，”他说，“但至少研讨会上的讨论非常鼓舞人心，我觉得非常激动人心。”
撰文：Chelsea Harvey，E&E News的一名记者。
翻译：琚卓豪
审校：郭晓
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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