2010年和2011年的夏季，一項由美國宇航局資助的名為「氣候變化對北冰洋-太平洋生態和化學系統影響」(ICESCAPE)的考察項目在北冰洋波弗特海和楚科奇海海域對當地的生物，生態和生物化學情況進行了考察


這是顯微鏡下看到的一種硅藻，它們是最常見的浮遊植物之一。這些硅藻出現在2011年ICESCAPE項目考察期間從冰層下方5英尺(1.5米)處獲得的海水樣本中


這些面積廣大但深度很淺的冰面湖泊是在夏季冰層表面局部融化時形成的。它們成了海洋的窗戶，它下方的冰層厚度大打折扣，從而讓大量陽光得以透過清澈的湖水和下方薄薄的冰層照射到下方的海水

　科學家們近期在北冰洋取得了預料之外的發現，這項發現是如此的讓人意外，就像是在沙漠的腹地突然發現了熱帶雨林一般。一項由美國宇航局資助的名為「氣候變化對北冰洋-太平洋生態和化學系統影響」(ICESCAPE)的項目在北冰洋的3英尺(約1米)厚的冰面上進行鑽探並檢驗下方的海水。研究人員們意外地發現冰面下的海水中富含微小的海洋植物，並且其含量甚至超過了地球上任何其它海區。這些海洋浮遊植物是所有海洋生物賴以生存的食物鏈的基礎和重要環節。

　　美國斯坦福大學教授，ICESCAPE項目負責人，描述這項發現的論文第一作者凱文·艾利戈(Kevin Arrigo)教授說：「如果在這次考察之前有人問我說是否有可能在冰下發現富含浮遊生物的海水，我可能會告訴他這是不可能的。」他說：「這項發現完全出人意料。」

　　這些微小的海洋浮遊植物是海洋生態系統的基礎，構成了食物鏈的根基。在此之前人們一直認為北冰洋海區的浮遊植物只有在夏季冰面融化之後才會生長繁殖，而現在科學家們認識到，由於全球變暖導致的海冰冰層變薄，原本不透光的冰層已經開始變得可以通過光線，這是前所未有的情況，這一變化造就了這裡海水中浮遊植物的生長。這項發現揭示了北冰洋地區由於氣候變暖出現的一種新現象，這為我們瞭解變化的氣候和環境對北冰洋海區及其生態系統可能構成的影響提供了重要線索。

　　這項發現是在2010-2011年度的ICESCAPE項目考察期間做出的。搭乘美國海岸警衛隊破冰船的科學家們行進在北冰洋阿拉斯加海岸外波弗特海和楚科奇海海域。2011年7月份，當科學家們在楚科奇海海域進行考察時，他們注意到冰下海水中的浮遊生物富集現象。對於附近海區洋流資料的分析顯示這些浮遊植物並非從其它開闊水面漂流而來，而是在原地出現繁殖的。在開闊水面由於陽光充足，浮遊植物的富集並不奇怪。

　　觀察顯示這些浮遊植物極其活躍，僅僅在一天之內便數量翻番。甚至在開闊的無冰水域這些小生物的繁殖週期也要慢得多，一般需要2~3天才能數量加倍。因此這一繁殖速率是迄今在極地海區測量到的最高值之一。研究人員估計這些浮遊植物在北冰洋部分海區冰層下方的繁殖速率甚至可能達到它們在附近開闊海區的10倍。

　　保拉·邦特姆皮(Paula Bontempi)是美國宇航局海洋生物學和生物化學項目主管，他說：「美國宇航局的任務之一是促進科學探索，而這樣一項發現的意義簡直就像是在莫哈維沙漠的中心發現了熱帶雨林！」他說：「我們之所以參與ICESCAPE項目是為了校正我們的衛星獲取的這一海區海洋觀測數據，這個海區非常難以抵達。結果很意外的，我們竟然有了一項重大的發現，這將幫助研究人員和資源管理者們更好地理解北冰洋。」

　　對於更大範圍內的北冰洋生態系統，這項發現也同樣具有意義，其中包括遷徙的物種，如鯨和海鳥。海洋浮遊植物是小型海洋生物的食物，而這些小型海洋生物本身又成了較大的魚類和其它海洋生物的食物。海洋浮遊植物大爆發發生的時間發生改變將極大地影響到那些以它們為食，以及食物鏈上更高級的海洋生物的生存。艾利戈表示：「對於那些需要遷徙的物種來說，保持它們在北冰洋中的遷徙和它們的捕食對像繁殖高峰期時間上的吻合正變得越來越困難。如果海洋浮遊生物繁殖的高峰期過早到來，這些生物就會錯過豐富的食物。」

　　在此之前，研究人員曾經認為由於厚厚的北冰洋海冰阻擋了絕大部分的陽光透過，因此冰層下的海水中那些需要依賴光合作用的海洋浮遊植物是無法生存的。然而在近10年間，更加年輕，更薄的冰層正越來越多地替換掉了那些更老，更厚的北冰洋冰層。這些年輕的冰層幾乎完全是平坦的，而在夏季由於融水形成的冰面湖泊所佔據的面積也遠遠大過原有老冰層上的情況。

　　唐納德·帕沃裡奇(Donald Perovich)是美國陸軍寒地和工程實驗室的地球物理學家。他說，這些水面廣闊卻水深很淺的冰上湖泊成了海洋的窗戶，它下方的冰層厚度大打折扣，從而讓大量陽光得以透過清澈的湖水和下方薄薄的冰層照射到下方的海水。唐納德本人參與了ICESCAPE考察項目，負責對考察海區冰層的光學性質進行研究。帕沃裡奇表示：「當我們從冰層下方仰視，就像是在觀看照相底片。在冰層下方，我們看到的是一片漆黑；而在融化的冰面湖泊下方，海水是明亮的。」 帕沃裡奇目前在達特茅斯學院泰勒工程學院擔任訪問教授。