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從800米冰層下的南極湖中提取水樣需要幾天的鑽探、精密的設備、大量的耐心和對世界上最極端環境的渴望。地球上一半以上的淡水都在南極洲。雖然大部分冰都凍結在冰原中，但在冰池和水流的下方，水會互相流入，並流入環繞著南極大陸的南大洋。了解這些水的運動，以及溶解在其中的溶質，揭示了來自陸地的碳和營養物質如何支持沿海海洋的生命。
收集這些系統的生物地球化學數據是一項艱巨的任務。密西根科技大學生物科學助理教授特裡斯塔·威克斯-梅傑斯是一個團隊的成員，該團隊收集了來自西南極洲惠蘭斯冰下湖的樣本，他是一篇有關該湖的論文的第一作者，這篇論文最近發表在《全球生物地球化學循環》雜誌上。
「生活是艱難的——它可以處理很多事情，」維克斯·梅傑斯說。「這篇論文綜合了我們對生物的了解，以及南極冰層下生物的活躍程度，以及湖中有機碳的成分。」
冰下的生命要承受大量的壓力，因為沒有陽光、再加上地心輻射的熱量，融化了水，形成了湖泊，所以溫度略低於冰點。有機碳是微生物的重要食物來源，在惠蘭斯冰下湖泊中，有機碳的濃度相對較高，儘管它沒有8月下旬中西部池塘那樣的一片翠綠。相反，當攝像機從默瑟冰湖的鑽孔中向下拍攝時，發現冰湖是黑暗、寒冷的，充滿了鬆軟的沉積物，周圍是充滿泡沫的冰。
湖床看起來比地球更陌生。研究極端環境可以讓我們了解地外生命可能是什麼樣的，或者地球生命如何在類似的條件下生存。並不是說人類、企鵝或魚類可以應付得了，南極洲冰層下的生物大多是微生物。它們仍然顯示出生命的跡象——有機碳和其他生活、飲食、排洩和死亡的化學副產品——這些都是維克斯·梅傑斯和她的團隊能夠測量和計算的。
利用質量平衡計算，研究團隊的研究表明，惠蘭斯冰下湖的溶解有機碳池可以在4.8年到11.9年之間產生。當湖泊填滿和排空的時間差不多一樣長時，所有這些營養物質就會滑向南大洋被冰雪覆蓋的海岸。根據研究小組的計算，該地區的冰下湖泊提供的有機碳比下遊冰層覆蓋的海洋中微生物生存所需的有機碳多5400%。
「在這個湖下遊的冰下沒有光合作用，這限制了可用的食物和能源，這在某種程度上是你在湖面或開放的海洋中找不到的，」維克斯-梅傑斯說。「我們的想法是，這些上遊的冰下湖泊可以為生活在南冰洋冰層覆蓋地區的生物提供重要的能量和營養來源。」
特裡斯塔·威克斯·梅傑斯在潛入惠蘭斯冰下湖的800米深處時，為了保持水樣和設備的清潔，她穿上了一件泰維克套裝。鑽井數據
儘管惠蘭斯冰下湖本身表明上遊的營養物質可能是一個重要的因素，但它只是一個被冰覆蓋的地下湖泊、溪流和河口樣混合帶的單一數據來源，這些混合帶經歷了季節性和零星的流動。
為了擴大他們的視野，維克斯梅傑斯和團隊的其他成員一直在其他地點收集數據，這樣做是不小的壯舉。他們用熱水鑽、特製的軟管、10升的水取樣瓶、一些沉積物取芯裝置，以及能在極地地區持續一周的夏季氣候中潛入地下20英尺以下，就能實現這一目標。船員們穿著泰衛克制服，所有的設備都被徹底清潔了。他們還過濾鑽井水，讓它經過幾排紫外線燈來去除微生物汙染，然後加熱它，用熱水在湖下面挖一個大約1000米深的井。
「部分融化的冰水，現在已經通過鑽流傳，從洞中移除，這樣當湖被刺破，水從湖中移動到井眼，「維克斯·梅傑斯說，解釋說，船員必須防止熱水鑽獨立於湖水保持他們的樣品和湖乾淨。「鑽這個洞大約需要24小時，我們會讓它開幾天；根據設備的不同，採集單個樣本或關閉攝像頭可能需要兩個小時或更長時間。」
南極洲下的實驗室：研究人員在行動裝置中工作，使用過濾和淨化的熱水在冰下鑽近一公裡。這個洞一直在凍結。此外，維克斯·梅傑斯並不是一個孤獨的科學家；她是一個跨學科的團隊，每個人都需要進入鑽孔進行不同的實驗。但她說，這一切都是值得的。
「冰下有水，有生命，」維克斯·梅傑斯說。「這些可以教會我們很多關於我們星球的東西，因為這是一個觀察簡化生態系統的好地方，沒有更高水平的生物體。所以我們可以回答在其他地方很難回答的關於生命的問題。」
另一方面，在這些環境中，物理和生物的相互作用可能仍然很複雜；這篇論文向理解它們邁進了一步。西南極洲幾乎是另一個世界的冰下湖泊，在揭示我們自己的世界深處被水所掩蓋的秘密的同時，也讓我們了解到系外行星環境的可能性。