南极洲在地球的最南端，周围完全被太平洋、大西洋和印度洋包围，面积约1400多万平方公里。这里长年寒风呼号，寒雪覆盖，荒无人烟，是地球上最寒冷也最与世隔绝的一个角落。它远离地球的任一个大陆，即使西部的南极半岛离南美洲较近，但仍然相隔有960公里。正是这个蛮荒之地，正渐渐成为被科学家们探秘地球的过去的研究地。
　　
　　冰雪的大陆
　　
　　造成南极大陆在地球上非常特殊的理由是其过于严酷的自然条件。首先，这块大陆的气温比北极还要低，是地球上最寒冷的地方。在内陆部分，平均气温在零下50度以上，就是温暖时也不超过零下10度。1983年，前苏联沃斯托克基地记录，堪称世界最低的气温是零下89.2度。其次，这里是地球上风暴最多、风力最大的区域，尤其在阿德尔地区，几乎终年刮着凛冽的风暴。一般风力都在10级以上，最大风速可达每秒l00米，故也有“世界风极”之称。怒吼的风暴常常起漫天的冰屑、雪粒，磨蚀着冰原上的山峰，形成许多有趣的风磨地形。如果在这里放上根生锈的铁链，那么用不了两天就会被风雪磨得闪闪发光。
　　这样严酷的自然条件决定了南极大陆的地貌与其他大陆相差悬殊。例如这个大陆的平均海拔大约2300多米，冠地球上其他大陆之首。即使与名列第2的亚洲大陆（平均海拔900米）相比，也要高出1400米。而且南极的高度几乎不是岩盘造成的，而是冰被。有的地方冰被厚达4000米，整个大陆的冰被平均厚度也达2450米。冰被厚度超过了海拔高度，这到底是怎么回事呢？原来，南极大陆厚厚的冰层所造成的无法估量的冰的重量将南极大陆原先的地表，即冰下的岩盘表面压沉到远比周围的海平面低。地表面最深的地方在海平面下440米，其平均深度也在海平面下160米。
　　南极大陆集中了地球上90%左右的冰块，成为名副其实的大“冰库”。据推算，如果这些冰块全部融化流入大海，则将使海平面上升70米。这样，世界上许多肥沃的沿海平原和像东京、纽约这样著名的大都市都将被淹没。
　　现在，最新的科学正在向这个大陆的冰原发出挑战，人类企图从过去几十万年的岁月日积起来的冰原中寻找地球的过去。
　　
　　冰原形成的过程
　　
　　在迄今大约1亿5千万年前，地球地壳的运动开始分裂成若干块，最终形成了现在的欧亚大陆、印度大陆、澳洲大陆以及南极大陆。
　　但是，当时的南极大陆并不像现在那样完全被冰雪覆盖。据最新的研究可知，在距今大约5000万年前，这个大陆开始进入冰期，到3000万年前地表的大部分才被厚厚的冰层覆盖。这种被几千米厚的冰层覆盖的广大地域称为冰原。在地球上唯有南极大陆与格陵兰岛才有。
　　另一方面，从其剖面图来看，南极大陆被南极横断山脉分为东侧（东南极）与西侧（西南极），而且东南极与西南极的地形或冰的状态也截然不同。占整个大陆80%以上面积的东南极不但辽阔，而且冰原的平均厚度也在2600米以上，西南极的冰层厚度平均约1800米。两地的总冰量达3000万立方千米。如果将这些冰全部堆积在日本列岛，其高度将达1020米，那么，这么大量的冰到底是如何制成的呢？
　　现已知道南极冰原的冰是在长达几万年、几十万年的岁月中堆积起来的雪的变态。原来，每次降的雪均没有融化而被堆积起来，下面的陈雪又被上面新的积雪压碎，并压缩成冰。所以，南极的冰不是其大陆表面的水冻结而成，而是由雪压缩制成的。
　　但是，现在覆盖在南极大陆的99%以上的冰，也并非是一成不变的。据从该大陆周边挖出的海底堆积物来看，南极的冰在过去曾几度反复扩大或缩小。据推测，大约在2700-2400万年之间冰量减少，露出广阔的陆地，植物生长，其后冰原又扩大。如此反复几次，特别是在300-250万年前，冰原明显地变小、分裂，海水深入到大陆的内部。这个情况显示了地球上的冰期与温暖期（间冰期）是以几十万至几百万年的周期交替出现的。此后，南极大陆又被冰原覆盖，一直延续至今。
　　那么，南极的冰现在是正在融化还是进一步增大呢？科学家们调查了南极和格陵兰的冰原后获知，格凌兰的冰原仍维持在同一水平，但是南极大陆的冰原稍有一点生长，那么是否说明地球正在逐渐寒冷化呢？显然，我们还不能轻易作出这样的结论。因为如果大气的温度升高，海水的蒸发也会增大，与此同时，随着大气中的水蒸气增加，下雪量亦会增加，结果冰原反倒生长，即冰原的暂时增加也有可能是地球变暖造成的。所以，欲知哪一个回答正确，还有待科学家进一步的调查。
　　
　　挖掘南极冰芯的热潮
　　
　　近年来，科学家们热衷于钻探在南极或格陵兰岛冰原深处埋藏的冰，通过挖出的冰芯调查其中所含的物质或大气，以了解远古时地球的环境。这项工作最早起始于20世纪50年代，当时英国、瑞典、挪威的联合调查小组，在南极称为莫德哈姆陆棚冰的地方挖出约100米深的冰芯。
　　其后，美国队在格陵兰岛的坎普森丘里进行钻孔，1966年钻到冰原底部的岩盘。这时挖出的冰芯长约1400米。其最下部的冰是在距今1万5千年前形成的。从对这个长冰芯的分析，可以正确地了解到距今最近的冰期及在此冰期之前的温暖期的地球的气候。这一成果，使科学家意识到冰原钻孔对了解地球过去的重要性。
　　不久，美国又将这项技术带入南极大陆，在帕特基地挖掘到深约2200米的冰原底部，创造了当时冰原钻孔的世界记录。其后，前苏联科学家也向冰原钻孔发起挑战，在沃斯托克基地取出深达2000米以上的冰芯，这个冰芯包含了地球过去16万年的记录。2009年，前苏联又挖出长达2500米以上、相当于地球过去20万年的冰芯。
　　顺便指出，并不是在冰原的任何地方都可以挖取冰芯。因为冰原的内部像一条非常缓慢流动的河流一样，每年以大约68米的速度在流动。南极的冰原不是平坦的，而像倒扣过来的汤盘似的，中心有山巅，周边高度降低。由于离开中心的冰在上面的巨大压力下流向外侧，所以唯有在中心的拱顶钻孔，取出的冰芯才能正确地反映当时地球所在的年代。
　　前不久，日本的南极观测队又成功实施一项巨大的计划，在昭和基地以南1000公里，被称为“富士山拱顶”的地方钻探了一个深2000米的孔，从中挖出了一个相当于地球过去20万年的冰芯。
　　
　　20万年地球史给人的启示
　　
　　现在，地球是正在走向温暖化还是再次回到冰川时代呢？地球大气中的二氧化碳或其他成分是正在增加还是减少呢？人类对地球环境的现在与未来的状况抱有很大的不安。如果地球温暖化，南极大陆的冰全部融化出来，则居住世界人口大半的大城市几乎要被水淹没。反之，如果寒冷化则像西伯利亚或阿拉斯加那样的气候扩大，农作物的产量锐减，人类将被置身于冻死或饥饿的恐怖中。另一方面，动物或植物的分布也将发生巨大的变化。所以说地球环境的变化对人类的生存将产生巨大的影响。
　　但是，眼下的议论究竟正确到何等程度，还不能很好地知道。因为地球环境的变化是非常缓慢地进行的，仅仅以其部分的变化来推测整个地球是危险的。为了对整个地球的环境变化作出明确的回答，显然，目前的科学数据不够充分。
　　为了预测地球的将来，就要了解地球的过去。自然界已将自身的记录保存下来了，问题是保存在哪里？地层、化石、树木的年轮均满载了记录。现在正受到关注的冰芯，也是了解地球过去环境变化的最好记录，所以，冰原可称是“冻结的时代资料储存库”。
　　众所周知，雪堆积起来时，其内部包含大量的大气。这个大气随着雪逐渐被压缩成冰时，被囚锢在其中，与外部的大气完全隔离。每年下的雪又在此冰上堆积起来，最终冰进一步被压缩构成冰层。而囚锢在冰中的大气变成微小的气泡，再也不能漏泄到外面。经过漫长的岁月，气泡可称为是“大气的化石”。因此，通过钻孔将含这种气泡的冰取出研究，就可以知道有关当时地球环境的许多情况，例如气温和湿度、火山活动、太阳活动、大气的成分、植物的生长情况以及森林火灾等。
　　对我们来说，最感兴趣的是地球过去的温度变化。原来最普通的氧（氧16）对其稀有同位素（例如氧18）在化合物中的比率会随着温度的变化而变化。因此，只要把气泡中的氧16和氧18的比率测定出来，就可以知道地球当时的温度。据迄今为止的研究知道，在距今1万多年前的最后冰期，整个地球的气温比现在低5摄氏度，在极地低10摄氏度以上。
　　其次，从冰芯能推断人类活动的情况。产业革命以后，地球大气中二氧化碳与甲烷分别增加25%和15%，直到20世纪50-60年代进行核试验为止，南极的冰都正确地将人类活动的痕迹记录下来了。
　　尽管调查过去的目的是为了知道未来，但是人类对地球环境的影响只是产业革命以后才开始的，所以，人类活动对地球环境产生的污染会引起地球什么样的变化是无法从过去类推的。
　　总之，沉睡在南极大陆下的冰芯为我们提供了有关地球过去环境的新知识，但同时也看到其中蕴含着对未来的警告。