南極冰下湖:黑暗,寒冷,神秘莫測,但仍有神奇的生命

2020-12-05 劉同學的科學戰記

地球上一半以上的淡水位於南極洲。雖然大部分水源都凍結在冰蓋中,但在冰池下面,水流互相流入並流入大海。也就是說南極下面有很多冰下湖,它們神秘莫測,寒冷黑暗,但是也存在一些罕見的生命。

這些冰原下的南極冰下湖泊對冰原上冰的形成起著重要的作用。人類對冰下湖泊和周圍的冰原之間的水文關係的研究正開始變得更加完善,人們也願意將南極冰下湖泊的水流與周圍的水流聯繫起來。

近400個南極冰下湖泊分布在南極冰縫附近,那裡巨大的冰下流域被冰原覆蓋。最大的是沃斯託克湖,也有不同的湖泊,以其大小而聞名,如康科迪亞湖和奧羅拉湖。1995年至2003年期間,ERS-2行星圍繞亞洲冰原進行的高度測量研究發現,南極冰原高度出現了聚集性異常,這表明這些南極東部湖泊被一個冰下系統吞噬了,這個冰下系統會向冰下溪流輸送基礎融水。

而地球最大的大陸冰下湖聚集在大陸的C-Vostok地區,這可能是由於冰的深層絕緣和崎嶇的構造影響了冰川期冰川的形狀。在南極洲西部,埃爾斯沃斯冰川下的水位於埃爾斯沃斯山脈內,相對較小,表面較淺。在南極的西部大陸,也覆蓋著許多微小的冰下湖泊,包括惠蘭斯湖、恩格爾哈特湖、默瑟湖和康威湖。

除了南極,格陵蘭冰層下面,在冰島的瓦特納冰川冰蓋冰川下也有湖泊。冰下湖泊包括了世界的很大一部分液態淡水,極地冰川下的湖泊的數量估計約存在10000立方千米的淡水,佔地球上總淡水含量的15%。

人們對冰下湖泊的自然勘探主要集中在陸地上,人們已經成功地對威蘭斯湖和水默瑟湖的極地冰下湖食物進行了初步採樣。冰島瓦特納冰蓋下的高山冰下湖泊也有類似的研究。

在冰下湖下有意想不到的生物,比如新形式的微生物進化的獨特生境,在南極洲的冰下湖泊也有一百萬年的孤立歷史了。生活在冰川下的湖泊的生物將不得不適應完全的黑暗、食物缺乏、高水壓和空氣分離。

因此,冰下湖泊呈現出特定的自然棲息地。在過去的五十年裡,人們便對冰下湖生態環境和食物進行了研究。研究者從上遊的集水區收集基底層融水,然後源源不斷地或以激流的形式向下遊不同的冰下湖泊排放,最後流入大海。冰下湖泊和基礎食物流都能減少冰底摩擦,因此對冰的動力學有很大的影響。

在某些情況下,冰川下的水已經被隔離了數十億年,這些「化石液體」可能孕育著進化上不同的微生物群落。亞洲南極洲的一些冰下湖泊已經存在了近2000萬年,但南極冰原下湖泊之間相互連接的冰下排水系統意味著,在水的整個生命周期中,水可能被完全的隔離著,冰下湖的空氣與世界空氣隔絕,沒有光線。

冰下湖的液體的營養含量應該是很低的,僅僅適用於低濃度需氧量生物所需的食物。儘管這些冰下湖泊溫度極低,營養物質貧乏,完全黑暗,但這些生態系統已經被認為是數千種其他微生物和一些高等生命跡象發源的港灣。

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