上世紀末，俄羅斯和英國科學家在南極沃斯托克考察站附近的冰下發現了地球上最大的冰下湖——東方湖，面積達14000平方千米，被封存在冰蓋之下約 4000米處，與世隔絕至少1500萬年。科學家說，這是一個超大的淨水系統，預計有多達5400立方千米的“原始水”，其純淨度是經過兩次蒸餾處理的水的兩倍，有可能是如今地球上最原始、最純淨的水體。科學家還估計，渾然天成的環境可能使這個冰下湖在千百萬年中未曾發生變化，這意味著其中可能蘊育著獨立進化的微生物。
基本介紹
- 中文名：冰下湖-東方湖
- 面積：14000平方千米
- 與世隔絕：1500萬年
- 平均水溫：-3℃
成因,生態環境,發現經過,是否存在生命,科學界的爭議,研究氣候變化,希特勒的南極基地,細菌,
成因
南極冰下湖的位置1、來自地心的熱力使湖底的溫度上升，進而使水維持液態
2、厚重冰層造成的巨大壓力使水的凝固點下降
3、厚實的冰層使湖水與南極地表寒冷的空氣隔離
生態環境
東方湖是一個貧養的(缺少養分的)極端環境。湖水為氧氣的過飽和溶液，濃度約為一般淡水湖泊的50倍。造成這個現象的原因極有可能是沃斯托克湖上方的沉重冰冠造成的壓力。氧氣及其他氣體不只溶解在水中，還形成晶籠(clathrate)。晶籠是指溶於水中的氣體分子，在水結冰時，被二十幾個水分子所圍成之正十二面體關起來的晶體結構。晶籠結構的外表看起來就像是冰塊一般。這種晶籠只在高壓環境，例如沃斯托克湖或深海形成，在一般壓力下是不穩定的。因為這樣，當水從東方湖被釋放出來時，可能會像搖過的汽水一樣噴出。
發現經過
南極冰下湖1957年，蘇聯科學家在南極建立了一個科考站，取名為“沃斯托克”。1960年，參加蘇聯南極探險隊的地理學家安德烈·卡皮查在乘飛機飛越沃斯托克地區上空時，發現冰原上有一個巨大的平坦地區，他認為冰川下有一個湖。遺憾的是，他的這個看法在當時沒有引起人們的重視。
1991年，英國科學家利用ERS-1號衛星對南極冰蓋中心進行探測，證實了1973年的發現。1996年，俄羅斯科學家和英國科學家利用衛星發回的圖像勾勒出東方湖的輪廓，最終確定了東方湖的存在。這是地球歷史上最近的重大地理髮現之一。
1998年，俄、美、法三國科學家在東方湖上鑽取冰芯，但在鑽到3623米、距離湖面不遠的地方，因擔心對湖水造成污染，停止了鑽探。一些專家指出，探查冰下湖的過程有可能污染其原始質樸的生態系統，造成無法挽回的損失。直到幾年後，科學家設計了一個遠程遙控機器人，可以像大海撈針一樣在廣袤的海域搜尋生命物質，而且環保全全，鑽探工作才重新開始。
2010年11月，科學家向南極條約環境保護委員會提交了關於這個項目的最終環境評價，被準予繼續對這個古老湖泊進行鑽探取樣。
2012年2月5日，在對東方湖進行了多年的鑽探後，俄羅斯科考隊已經鑽到了冰下3769米處，距離冰下湖面僅約50米。然而，在這3000多米深處，凍的結構已經發生變化，堅硬得如玻璃一般，這給鑽孔作業帶來重重困難，鑽孔進展如蝸牛般緩慢，一天只能下鑽約1.6米。日前，俄羅斯科學家宣布，他們鑽透了3769.3米的南極冰層，到達了冰川下的沃斯托克湖表層。
雖然1991年達成的一項有關南極環境保護的議定書規定，禁止一切在南極地區的礦產資源商業開採活動，但仍然有人對南極的環境保護前景憂心忡忡。綠色和平組織主管海洋保護工作的負責人卡倫·薩克說：“我們不清楚的是，這些國家將來可能進行的開採活動會造成什麼影響，我們對深海海底狀況知之甚少，但深海捕撈活動中經常能發現新的海洋物種。我們呼籲各國不要破壞兩極地區的原貌。”
更讓人驚訝的是它的古老——沃斯托克湖大約在1500萬年前形成，千萬年來它變化極小，科學家們認為它可能是地球上水量變動最小的湖泊。
科學家們對沃斯托克湖興趣濃厚——那裡有沒有生命存在？它們以什麼方式存在？是保留了原始生命的形態，還是發展出了與眾不同的生命形式？
厚厚的冰蓋讓日光無法射進湖中，湖中若有生命的話，會以何種方式在那個漆黑的世界中生活？同時沃斯托克湖氧氣含量如此之高，地球上沒有任何地方擁有這樣濃度的氧氣。這裡的生物是否演化出特殊構造，例如特殊的酵素，從而確保它們不被高濃度氧氣影響？
沃斯托克湖的環境與木衛二非常相似。假若能在沃斯托克湖中發現生物的存在，或許能夠為“木衛二冰層下的海洋是否存在生命”的爭論提供有力證據。
俄羅斯全球氣候變化科研項目負責人利賓科夫指出，沃斯托克湖的研究成果對研究全球氣候變化問題起到了“令人震驚”的作用，這一發現將對許多國家是否簽署京都議定書產生重要影響。
是否存在生命
在這個與世隔絕的封閉世界裡存在生命嗎？在對提取自東方湖冰蓋底部的冰樣進行研究後，美國生態學家普利斯庫指出，湖中有可能生活著微生物，它們從礦物質中獲得能量，正如他所說“它們吃的是石頭”。那湖中是否有更高級的生命形式存在呢？對這個問題，普利斯庫的回答是：不能肯定這個冰下湖中是否有足夠的能量演化出類似尼斯湖水怪那樣的生命形式，但如果在湖底發現能量豐富的有著生物多樣性的熱液噴口，出現更高級的生物體不是沒有可能。
如果東方湖中有生命存在，它們會是什麼樣子呢？研究發現，東方湖是一個貧養 (缺少養分)的極端環境，但湖中富含氧氣，比一般的地面淡水湖泊高出50倍。科學家據此認為，如果沃斯托克湖中有生命存在，應該是適合生存於極端環境中的生命形態，能承受高壓、持續寒冷、低養分攝入、高濃度氧，以及終年不見陽光等不利的生存條件，很可能以微生物的形式存在。
科學界的爭議
多年來，科學界對於鑽探東方湖有著不小的爭論。持反對意見的人指出，東方湖的獨特之處在於其與外部世界隔絕千百萬年，一直沒有受到外部環境的影響，在水體中有可能存在一些前所未知的生命形式。而人類的活動如果滲透到這個獨立的生態系統中，有可能對它造成污染，比如在鑽探過程中引入的煤油、氟利昂等材料污染，在探測中引入的外面世界微生物污染，等等。一位科學家如是說：“要鑽探東方湖，至少要做10年的準備。作為一名科學家，你肯定不願意自己的墓碑上寫著：‘此人污染了地球上最後的疆界之一。’”
研究氣候變化
南極冰下湖南極冰下湖研究對於研究地球氣候變化動態也具有重要的意義。南極洲以冰層和冰下水體的形式，擁有地球上約70%的淡水。大量淡水被困在冰層里，而氣候變暖將加速冰層融化，讓更多的水流入海洋，引起海平面上升。科學家認為，南極冰下湖可能隱藏著地球氣候變化的記錄，搞清楚南極冰下湖是否會發生變化，以及如何發生變化，是應對未來可能出現的全球海平面上升危機的關鍵。
南極洲不是人們想像中一片貧瘠的極地沙漠，在厚厚的冰層下，很可能隱藏著一個個生機盎然的“生命綠洲”。多年來，科學家一直在進行著這方面的探索。研究人員發現，在數千米深的冰下，一些比亞馬孫河還要大的河流與一系列的“湖泊”連線在一起，在那裡很可能生存著大量以礦物質為食的微生物。美國地球物理學家麥可·斯圖丁戈說：“這是一個我們之前所不知道的全新的世界。在冰蓋下面，我們將看到和地球表面類似的景觀。”
希特勒的南極基地
東方湖面冰蓋即將鑽穿，這原本是一則科技訊息，可國外一些媒體卻故弄玄虛，紛紛轉載了一則關於“南極可能是希特勒遺骸與納粹秘密檔案埋藏地”的訊息。
有俄羅斯媒體稱，沃斯托克湖附近可能是當年希特勒秘密檔案的埋藏地，希特勒及其情婦愛娃的遺骸也可能葬在這裡。據俄媒體說，“二戰”接近尾聲時，納粹分子搬遷到南極，並在沃斯托克地區建造軍事基地。其“依據”是納粹海軍上將卡爾·鄧尼茨1943年所說的話：“德國潛艇艦隊引以自豪的是，它在世界的另一端為元首建造了難以攻克的要塞。”
另據德國海軍檔案記載，1945年4月德國戰敗數月後，一艘德國潛艇抵達南極。因此，就有謠傳說，德國船員在南極秘密建造了一個冰洞，將隨船帶去的幾箱檔案埋在裡面。之後，另一艘潛艇又把希特勒和愛娃的遺骸送到此地，希望將來通過DNA技術克隆他們。
然而，英國劍橋大學學者科林·薩默海斯與加拿大學者彼得·比清在他們的論文《希特勒的南極基地：傳說與現實》中對納粹高官乘坐潛艇逃往南極的可能性進行了分析：在南半球冬季，南極冰層有幾米厚，潛艇冒出水面進入想像中的堡壘根本就是無稽之談。
細菌
科學家在被人們認為“不可能”有生命存在的各種極端環境中發現了越來越多的生物，他們越來越清晰地認識到，生命可以在地球上幾乎任何地方存在。經過30億年的進化，生命之觸角已遍及地球的每一個地方，每一個角落，從海底到平流層上端，從熾熱之地到極寒之地，從純酸性環境到原子輻射環境，似乎沒有生命不能征服的地方。
以下是生存能力極為頑強、生命力極為旺盛的細菌和古細菌種類。
冰封12萬年的細菌
Herminiimonas glaciei 細菌被命名為“Herminiimonas glaciei”的細菌，是在格陵蘭冰川下方3.2千米處的冰層中發現的，是迄今發現的體積最小的微生物之一。這種細菌長有極長的類似尾巴的鞭毛，便於它在冰層的細小縫隙中自由遊動。研究人員最近在報告中稱，他們已成功復活了這種沉睡了約12萬年的細菌。
極端生命中的“全能明星”
Pyrodictium abyssi細菌Pyrodictium abyssi細菌是科學家於1979年在富含營養物質的深海火山口邊緣處發現的，被科學家視為極端生命形式中的“全能明星”。除了能承受足以將潛艇壓扁的巨大壓力之外，這種細菌還能經受沸點以上的高溫考驗，表現出了驚人的生存能力。這種細菌形狀呈碟形不規則扁平狀，其中空的管狀結構具有極強的耐熱能力。
擁有基因修復能力的細菌
Deinococcus peraridilitoris球菌Deinococcus peraridilitoris球菌是2003年在阿塔卡馬沙漠的土壤中發現的，曾被金氏世界紀錄稱為“地球上最強悍的細菌”，能夠承受寒冷、真空環境、乾旱和輻射的多重考驗。位於智利的阿塔卡馬沙漠極為乾旱荒涼，是美國宇航局進行火星任務模擬的所在地。這種球菌強大的生存能力在於擁有基因組的多份拷貝，如果某個基因組被破壞，可從另一個基因組複製修復被破壞的DNA片斷。
生存於含鹽度極高環境中的細菌
Haloquadratum walsbyi細菌Haloquadratum walsbyi細菌是在紅海附近鹽灘上發現的。在這種含鹽度極高的環境中，任何地球生物都會被“醃製”成一堆無生命的乾粉狀。為了適應鹽分極高的極端環境，這種嗜鹽古菌進化為極扁的方形，其表面積與體積之比是地球上所有生物中最高的。
在比硫酸腐蝕性更強環境中生存的細菌
Ferroplasma acidophilum細菌Ferroplasma acidophilum細菌能夠在pH值為零的環境下生存，與這種腐蝕性極強的環境相比，硫酸之“酸”好比礦泉水一樣。這種細菌是在美國加州一個金礦的有毒流出物中發現的，它們以鐵作為幾乎所有蛋白質的核心構成成分。
抗輻射能力最強的細菌
Halobacterium NRC-1細菌Halobacterium NRC-1細菌是地球上抗輻射能力最強的有機體，能夠經受住1.8萬戈瑞的輻射劑量，10戈瑞的輻射劑量便足以致人死亡。這種細菌的抗輻射能力幾乎是上世紀50年代發現的耐輻射球菌的兩倍。Halobacterium NRC-1也擁有基因修復能力。
以放射能為能量的細菌
Desulforudis audaxviator微生物Desulforudis audaxviator細菌可能是唯一真正意義上的“孤獨”的微生物，因為所有已知生物體都需要其他生物提供某些營養物質。這種細菌是在南非地下3.2千米處的一個礦井中被發現的，那裡是一個完全與世隔絕的世界。這種細菌利用含鈾岩石產生的放射能作為能量，並從周圍岩石和空氣中獲取所需的各種營養物質來完成新陳代謝過程，它們是世界上已知唯一的單種群生態系統。
