科學家在加拿大冰蓋下750米深處發現巨鹹湖泊,環境類似木衛二

2021-01-09 TechPunk

本文來自:百度知道日報

據英國《獨立報》 11 日報導,加拿大阿爾伯塔大學的研究團隊在位於北極區的德文島冰帽之下 750 米深處,發現了超級鹹水湖。

科學家推測,12 萬年前,這裡可能曾是與外界隔絕的地方,生物在這單獨進化。

最重要的是這裡的環境與木衛二歐羅巴十分相似,如果在這裡能夠發現生命,那麼木衛二上也就有了生物生存的可能性。

歐羅巴是木星的衛星之一,也許在其冰殼內,有類似的鹹液體。歐羅巴是科學家們的中點研究對象,因為他們覺得上面可能存在生命。

研究人員使用了電磁波技術,穿過厚厚的冰層,並對其進行反覆探測。電磁波穿」了冰層並獲得了冰下情形的圖譜,從而發現了這些鹹水湖。

起初雷達信息顯示有水的時候科學家們還不太相信,因為在溫度低於零下 10℃ 的冰層下不可能存在液態水。

後來才得知這裡面的水鹽度非常高,所以才呈現液態。科學家想用它來模擬歐羅巴的環境,所以下一步就是尋找這個鹹水湖中是否存在微生物。

之前科學家也曾在冰帽下發現其他湖泊,但主要在南極。這是科學家首次在加拿大北極區冰蓋下發現湖泊,並且認為加拿大北極區冰層下可能存在鹹水系統網。

冰蓋地下的神秘世界一直以來都是人類想探尋的。南極大陸 98% 的面積被平均厚度超過 2,000 米的堅冰覆蓋,其冰下世界「神秘莫測」。

藉助冰雷達等先進科學探測手段,科學家一點點揭開南極冰蓋底部的神秘面紗。

中國在其第 32 次南極考察中,科學家發現南極冰蓋下存在世界上最大的峽谷以及「冰下溼地」的直接觀測證據。

冰雷達探測冰蓋

科學家根據研究推測,地球歷史上曾經多次出現過超大陸。這些超大陸「分久必合、合久必分」,其中最年輕的是盤古超大陸。

在三疊紀(距今 2.5 億-2 億年前),盤古超大陸發生裂解,分為北半球的勞亞大陸和南半球的岡瓦納大陸。

約 1.8 億年前,南半球的岡瓦納大陸又發生裂解,南極洲由岡瓦納大陸分離解體而成,並在約 0.39 億年前,南極洲與澳大利亞、南極半島與南美洲最終分離,逐漸向南漂移,直至抵達地球的最南端。

剛抵達地球最南端的時候,南極洲絕大部分區域也是無冰的,年均氣溫高於結冰點。

直到第三紀中期(約 3,400 萬年前),南極洲氣溫急速下降,首先在東南極冰穹 A 等地區發源並出現大面積的冰川擴張。

大約在距今 1,200 萬年前,東南極大陸冰蓋的規模趨於穩定。冰蓋的出現使南極氣候進一步變冷,冰川作用範圍不斷擴大。

大約在距今 400 萬~500 萬年前,西南極冰蓋形成。此後,冰蓋覆蓋了絕大部分南極大陸,使得南極洲原本的地貌地形和冰川作用形成的冰川谷底被深深掩埋。

上世紀 60 年代,英國劍橋大學斯科特極地研究中心引入冰雷達系統用於測量南極冰蓋的厚度。

冰雷達探測是基於電磁波理論,通過雷達回波技術研究冰雪介質特徵,獲取冰體厚度、冰下地形地貌和內部結構信息。

1979 年,英國劍橋斯科特極地研究中心、美國自然基金委和丹麥技術大學,曾在南極冰蓋上共同實施了第一次大範圍的冰雷達探測。

探測斷面總長約 40 萬公裡,在86% 的斷面上探測到冰下基巖界面,從而繪製了第一幅南極的冰下地形圖,並測到南極冰蓋的平均厚度為 2,500 米,最大冰厚為 4,700 米。

經過發展,如今,冰雷達技術已成為南極冰蓋探測研究不可或缺的方法,雷達測線覆蓋了南極冰蓋的絕大部分區域。

研究範圍從探測冰厚擴展到冰下地形、冰蓋底部環境、物質平衡等多方面。冰雷達與冰川物理學相結合,還形成了一門新學科——雷達冰川學。

中國科學家的發現

相對於西南極冰蓋,冰雷達在廣袤的東南極冰蓋的探測研究相對較少,尤其是我國崑崙站所在的冰穹 A 地區。

自中國第 21 次南極考察以來,我國科考隊員利用冰雷達系統,對中山站冰穹 A 的斷面以及冰穹 A 的中心區域進行了持續不斷的探測。

結果發現,冰穹 A 下方的甘布爾採夫山脈,好似阿爾泰山脈般峻峭壯觀。國際期刊《自然》雜誌曾刊登了中國極地研究中心副主任孫波領銜的相關研究成果。

孫波等中國科考隊員發現,在地球漫長的氣候演化過程中,甘布爾採夫山脈被厚厚的冰層保護起來,沒有受到風化侵蝕作用的影響,完好地保存著不同地質年代、由於不同外力作用而形成的「高山縱谷交錯」的神奇地貌。

早期流水作用形成的溪谷河床群,構成了冰下的甘布爾採夫山脈樹枝狀地貌;

之後經冰川作用,疊加出冰鬥狀、刃脊狀等地貌特徵;繼而在強烈冰川侵蝕作用下,產生了巨大的 U 型主幹谷地貌,谷底與谷肩的垂直落差高 432 米。

在中國第 32 次南極考察期間,依託我國首架極地固定翼飛機「雪鷹 601」上搭載的冰雷達、重力儀、磁力計、雷射高度計及高精度差分 GPS 等科學調查設備,孫波帶領我國科考隊員對泰山站附近的伊莉莎白公主地進行了大規模探測。

據孫波介紹冰雷達數據清晰顯示:東南極冰蓋伊莉莎白公主地的冰蓋底部存在一條完整的大峽谷。

該峽谷長度超過 1,000 公裡,峽谷頂部最大寬度 26.5 公裡,峽谷深度超過 1,000 米。其規模超過美國科羅拉多大峽谷,堪稱地球表面迄今發現的最大峽谷。

此次探測還發現:在伊莉莎白公主地的冰蓋底部,發育有眾多冰下湖泊和冰下水道,且相互貫通連接形成龐大的冰下水系。

其中一個冰下湖泊的寬度達 26.5 公裡,另一個冰下湖泊形成於冰層厚度超過 4,000 米的地方。

這表明:南極冰蓋底部最大的融水流域和「冰下溼地」有可能在此孕育而成。

該區域的深部冰層呈現大範圍「暖冰」現象,表明冰下巖石圈地熱通量顯著異常。深部冰層溫度明顯高於其他區域,更易於融化形成冰下湖泊和水系。

重要科學意義

巨厚的南極冰蓋下方隱藏著眾多未知之謎。1903 年,當斯科特船長首次踏入南極麥克默多幹谷時,曾失望地記錄道:「我們見不到任何活體,甚至沒有一棵苔蘚和地衣……這無疑是一個死谷」。然而,隨著時間推移,人們發現:南極內陸有特殊生命形態存在。

科學家通過對南極東方站、冰穹 C 站內陸深冰芯以及威廉斯冰流鑽探的分析顯示,南極冰凍圈支撐著一些地球上最為不尋常和極端的微生物生態系統,包括真菌、細菌、孢子、花粉粒和硅藻等,甚至包括我們以前未見過的生命形態。

這些微生物向我們提出了前所未有的重大科學問題。比如:生命是否真的起源於原始「熱」海洋? 古老微生物如何適應冰凍環境?

是否存在目前我們所未知的生命形態?它們又能為探尋地外生命提供怎樣的科學依據和啟迪?

上世紀 60 年代以來,科學家利用冰雷達已探明南極冰下湖數目達 280 多個。其中,位於俄羅斯東方站冰蓋下約 3,700 米深處的東方湖,是面積最大、最深的一個。

科學家推測,湖中可能存在 100 萬年、甚至 1,000 萬年前的古老原生態生命物質。

這些冰下湖中的生命形態,可以為我們探索如「木衛二號」冰海下生命提供一個理想的試驗場所。

科學家還推測,南極冰下湖在長達3400萬年的漫長時間裡,完全與外部世界隔絕。

但也許是由於有來自於陸地深層的熱量,河流和湖泊一直處於運動中。這種運動,是否是南大洋海洋底層水的一個重要源泉?

「這次由中國科學家領銜的航空科學調查行動,取得的階段性現場考察成果令人非常振奮。

這些最新發現對深刻理解冰蓋穩定性及其對全球海平面的影響、揭示冰下地質構造和熱狀態及其演化、尋找南大洋超冷水和底層水生成源區域等都具有非常重要的意義。

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  • 冰雪覆蓋厚厚的南極冰層下,都有什麼秘密呢,南極曾經是綠洲嗎?
    他在古代冰芯和冰川下發現了一些有生命的微生物,這證明南極冰蓋下有大量液態水。這一發現改變了生物學家認為南極沒有生命的傳統觀點。到目前為止,科學家已經在南極冰蓋下發現了150多個湖泊,其中大部分被冰川覆蓋了至少1500萬年。事實上,南極冰下水系相當大,面積幾乎與美國相當,堪稱世界上最大水域。那裡很可能會有一個全新的世界。南極大陸有幾個「湖區」,成礦作用非常活躍。
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    不過,這並不意味著這些星球上沒有液態水,科學家發現,有相當數量的液態水就隱藏在這些星球的表面之下。當然,想要發現它們並不容易,科學家們必須使用各種先進的探測技術。2011年,哈勃太空望遠鏡發現了從木衛二表面噴湧而出的間歇泉,這成為該衛星存在地下海洋的證據。這些噴泉中,最高的達到了200公裡的高度。有趣的是,早在1997年,美國國家航空航天局的伽利略號探測器就穿過了其中一股噴流,但研究人員直到最近才知道這一點。