科普时报记者 史 诗

地球的自转轴一直在漂移，这并不稀奇。

近年来，由于冰期后地壳反弹、冰盖冰川消融、地幔对流等因素影响，地球自转轴的极点（以下简称地极）漂移幅度越来越大。6月15日，发表在《地球物理研究快报》上的一项新研究显示，因为人类饮用和灌溉大量抽取地下水，成为地极漂移不可忽视的因素，仅在1993年至2010年间，地球就向东倾斜了78.48厘米。

大量抽取地下水源，真的成为地极漂移的“元凶”？

求解神秘的地极漂移

昼夜交替，日月星辰东升西落，背后的原因是地球自西向东的自转。

“地球围绕一条通过地心、连接南北极的假想轴转动，这就是地球自转，而那根假想轴被称作自转轴。”中国地质博物馆高级工程师卞跃跃告诉科普时报记者，地球自转轴并非恰好穿越南北两个极点，地球在地表物质分布、内部流体运动等影响下，地轴与地球表面交点位置并非固定不变，而会发生移动，这便是极移。极移也可以理解为地球自转轴相对于地球本体的位置变化。

地球并非一个完美的球体，其自转也并非完美均匀。卞跃跃说，地质观测数据表明，20世纪以来，地极每年大约漂移10厘米，通常是从北极点附近向加拿大的哈德逊湾方向移动。

“最初，科学家认为这一现象主要是由末次冰期近1万年来的冰盖消融、地壳逐渐回弹所导致，后来整合了20世纪对地轴的百年观测及建模量化，科学家认为导致地极漂移还有两个原因。”卞跃跃补充说，一是地幔对流引起的地球内部物质的重新分布，二是以格陵兰岛为代表区域的冰川快速消融所产生的地球表面质量差。

2016年，科学家发现水具有改变地极漂移的能力，但地下水的具体“贡献”尚未明朗。

建模让“元凶”浮出水面

美国得克萨斯大学奥斯汀分校地球物理学家克拉克·威尔逊认为，每年消耗数百亿吨地下水可能会影响漂移，但这不可能是唯一的影响因素，于是他们建立了一个极地漂移模型，模拟了地球上水的分布变化是如何影响到两极漂移的。

之前的研究已表明，地极受到与气候相关过程的影响，例如冰山融化和水质量的重新分布。此次研究团队尝试模拟出地极漂移与水运动变化的关联，在只考虑冰盖、冰川流失等因素的前提下，结果发现这种变化不足以与观测到的地极移动相匹配。但当科研人员再将被抽出的21.5万亿吨地下水重新分配并考虑进模型后，才发现与观察到的地极漂移结果吻合。

韩国首尔大学地球物理学家、该研究主要作者徐基文（音译）表示，该研究提供了计算地下水抽取导致海平面上升程度的方法。他估计，1993年至2010年间，地下水枯竭使全球海平面上升了约6毫米，与其他研究的估计相匹配。

“工业革命以后，人类对地下水的大规模开发利用，已经在局部地区造成了地面沉降、海水入侵等一系列地质变化。”卞跃跃分析称，地下水的年开采量远大于冰川消融量，从陆地局部质量向海洋全局质量转移的贡献，或大于格陵兰岛的冰川消融，对地极漂移的影响不容忽视。

卞跃跃认为，该模拟较好地显示了地下水开采利用对地极漂移的重要影响。“不过，矿山开采和工程建设等其他人类活动因素还没有进行单独考虑。”

抽取中纬度地区地下水影响更显著

研究结果还揭示了这样一个现象：地极每年会产生漂移，而被抽取的地下水对这种移动的贡献大小取决于地下水库在地球上的位置。研究表明，在中纬度地区抽取地下水对地球倾斜角度的影响最为显著。

为什么是中纬度地区？卞跃跃认为，应该从几何效应来考虑这个影响。“如同一个旋转的陀螺，触动旋转轴两端会引起轴向的伸缩变化，触动旋转平面会导致轴线的整体平移。” 卞跃跃假设，如果在倾斜方向施加一个力，则会导致轴线的倾斜，从而引起陀螺运动状态产生明显变化。

与之类似，若在地轴附近施加或者减少载荷，或者在赤道地区增加或者减少载荷，变化都不如中纬度地区同样的载荷变化，对地球自转轴乃至整个系统运动状态产生的影响更明显。