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南极冰盖下有隐藏起来的生命吗?

1400万平方公里的南极大陆,如此广袤的土地被厚厚的冰层覆盖,厚度平均在1800米,这么大的一个冰盖蕴藏着地球上72%的淡水资源。

尽管南极环境非常恶劣,寒冷、食物匮乏,但是那里依然有生命在顽强地生活着。但你有没有想过,南极冰层之下有什么?那里有没有隐藏着人类未知的秘密?

从上世纪的六十年代就有人提出在南极冰盖之下蕴藏着湖泊,位置就是苏联建造的科考站东方站之下,但这一直只是猜测,不过科学家对这种想法还是比较赞同的。

上图是南极大陆冰盖下大大小小的湖泊以及发达的水系,红线位置标注的是沃斯托克湖,可以看出它是最大的湖泊。

直到1991年,人们通过机载雷达证实了这个想法,确实有异常反射区,表明了东方站下面有湖泊,现在我们已经发现的湖泊数量有400多处。

被厚重冰层覆盖的湖泊,长期与外界隔绝,那里低温、无光会存在生命吗?它们又是怎样的生命形式?这个问题又一次困扰了科学家们。

上图红圈的位置是三个钻探点,从左到右分别是埃尔斯沃斯湖(英国钻探)、惠兰斯湖(美国钻探)、沃斯托克湖(俄罗斯钻探)。

而且科学家也对找到这个问题的答案非常有兴趣,因为南极冰盖下的情况像极了太阳系中的一些星球的情况,如火星、土卫二和木卫二。

如果我们在冰封的湖泊中发现了生命,那么就能说明生命可以在这样的环境下生存,这对寻找地外生命来说是一个绝好的消息,也可以让我们了解生命在极端环境下的演化。

想要找到冰下生命没有别的好办法,只能往冰下钻探打出通道,取出冰样或者水样进行分析。在发现的地下湖泊中有两个分别由俄罗斯和美国科学家领导钻探。

沃斯托克湖(东方湖)和惠兰斯湖。

沃斯托克湖

沃斯托克湖是南极冰盖下最大的湖泊,面积15000平方公里,湖水深度800米,覆盖冰层厚度4000米,被冰层覆盖了至少1500万年的历史,位于南极洲的东部地区,这里海拔3500米,气温非常低,在零下53摄氏度。

是钻探湖泊中难度最大,环境最恶劣的一个。不过战斗民族就喜欢挑战高难度。

对沃斯托克湖的勘探从1991年就已经开始,但由于资金短缺、设备故障、环境问题、严寒、湖水污染问题,钻探一直拖得很慢,断断续续持续了20年的时间。

2012年2月8号随着一声巨响,冰下湖泊里的水伴随着巨大的压力喷上了数百米的高空,钻孔深度接近4000米,打通了被封存了1500万年的冰下湖泊。

冰下水温零下3摄氏度, 上层厚厚的冰盖给沃斯托克湖提供了巨大的压力,使得湖水在零下都不会结冰。

而且湖底还有地热资源,通过遥感测绘技术科学家绘制了沃斯托克湖的形状图,发现这个湖由一高一低两个盆地组成的,中间有突出的山脊,研究人员认为在山脊上可能有类似于海洋底部的热夜喷口。

在2013年发表的一篇论文显示,科学家在湖水中发现了大量的有关单细胞生物的DNA片段,经过测序分析,湖中不少于3500种生物。

其中包括古生菌、真菌、细菌,还有一些多细胞生物。它们中有些是嗜冷微生物,有些是嗜热微生物,所以这更加印证了湖底有热液喷口。

这些细菌可以利用湖底温泉的热量,将无机物转为为有机物来制造食物,不仅能供自己生存,还能养活整个湖泊生态系统。

惠兰斯湖

惠兰斯湖是美国科学家领带的钻探项目,这个冰下湖泊在南极大陆的边缘,这里冰层较薄,海拔也低、室外气温零下15摄氏度,整体环境要比沃斯托克湖好得多。

最主要的是这个湖上覆盖的冰层厚度只有800米,且湖深只有2米,水下压力不大。美国科学家在钻探前也准备得更加充分,花了6年的时间来解决钻探过程中湖水可能被污染的问题,这个问题让沃斯托克湖的钻探停止了十几年。

2013年1月重达50万公斤的设备、物资被运送到了惠兰斯湖上方,光一台热水钻机的零部件就装满六个集中箱,为了防止湖水被污染所有的设备在钻探前都要经过紫外线照射。

美国科考队的钻探非常顺利,只花了7天的时间就达到了湖面,湖底压力使得水面从钻孔处上升了数十米,跟沃斯托克湖的压力相比这简直不值一提。

对水样和湖底沉底物的分析,科学家发现惠兰斯湖水中微生物的密度更高,种类达到了4000多种,它们都是数百万年前的古生菌。

在湖底科学家也发现了古生物死亡和代谢的沉积物,这些沉积物会释放出铵,这些细菌可以在暗无天日寒冷的水中利用铵来获得能量,并且将湖底释放的甲烷和二氧化碳合成有机物。

同样对默瑟湖的探索也发现了微生物的存在。

南极冰盖下的湖泊与外围隔绝了非常长的时间,那里在我们看来基本上没有可生存的资源,但生命依然想到的办法在那里活着。要么利用仅有的地热资源,要么利用分解其他物质来获得化学键的能量,这些微生物都在顽强地生存着。

对南极冰下湖的探索发现是本世纪生物学上最令人激动的发现,它表明了与世隔绝的冰盖下的湖泊中完全有能力养育生命。

这也就是为什么科学家要探索火星的南极冰盖之下,我们已经在那里发现了疑似有冰下湖、地下湖存在的证据,目前发现的湖泊数量为4个,它们都位于地表以下1.5公里的地方。

科学家相信微生物可以在这样的环境下活着。除了火星,在我们的家门口就有两个巨大的冰下海洋世界。

木卫二和土卫二,它们两个星球的情况跟南极冰盖下的湖泊非常的相似,甚至它们两个的条件要好于南极冰下湖,因为它们两个的冰下水体非常大,比地球上的海水还要多;

其次是科学家已经确定了它们的海底有火山口,会为微生物的存在带来热量,以及大量的矿物质,而且我们也认为地球原始生命的诞生,就是在温暖的原始汤中形成的,所以这两颗卫星现在已经成为了太阳系中最有可能存在生命的地方了。