第二十五章 南极冰层下冰河湖世界的隐秘特色(1/2)

    1.高压低温的液态水环境

    南极冰盖平均厚度约2300米（最厚处超4800

    米），底部冰盖因巨大压力（约300-400大气压)

    降低了冰的熔点（纯水冰在常压下熔点为0c，但

    300大气压下可降至-2.2c）。同时，冰盖底部与

    基岩摩擦生热、地热流（南极大陆平均地热流约

    60mw\/m2，部分区域因火山活动更高）及沉积物

    放射性元素衰变产生的热量，共同维持了冰下局

    部液态水体的稳定。例如，沃斯托克湖（Vostok

    Lake）的水温约为-3c，但因高压保持液态。

    2.封闭性与古老性

    多数冰下湖被数千米冰盖完全覆盖，与地表大气、

    水圈长期隔离（如沃斯托克湖最后一次与海洋连

    通可能在1500万年前），形成“时间胶囊”般的封

    闭系统。部分湖泊通过冰盖裂缝与基底裂隙缓慢

    交换物质（如溶解气体、矿物质），但整体物质循

    环极慢，湖水可能已“静止”数万年甚至更久。

    3.复杂的水文网络

    冰盖底部并非平坦，基岩地形（如山脉、断层、盆

    地）会引导冰下水流形成类似地表河流的“冰下河

    道”。例如，埃尔斯沃思湖（Lake Ellsworth）和默

    瑟湖（Lake mercer)所在的区域，冰下可能存在

    季节性或长期流动的水流，部分水流通过冰盖“溢

    流口”（如冰下瀑布)排入海洋，影响冰盖的物质

    平衡。

    4.独特的化学环境

    冰下湖水体因长期与冰盖、基岩相互作用，溶解了

    大量来自冰盖的物质（如钠、氯离子）和基岩风化

    的矿物质（如铁、硅、有机质）。此外，冰盖融化

    带入的甲烷（可能来自深层地质活动或微生物代

    谢）、二氧化碳等气体溶解其中，形成还原性或缺

    氧环境（如沃斯托克湖深层水溶解氧极低）。

    二、关键科考发现

    自20世纪末以来，通过卫星遥感、冰雷达探测、

    冰芯钻探及深潜机器人等技术，科学家逐步揭开

    了冰下世界的神秘面纱，主要发现包括：

    1.冰下湖的广泛存在

    目前南极已发现超过400个冰下湖（部分为季节

    性存在），总面积约1.4万平方公里（接近海南

    岛）。最大的沃斯托克湖面积约1.5万平方公里

    （相当于太湖的24倍），深度约1000米；最小的

    仅数百平方米。这些湖泊按成因可分为三类：

    ·构造湖（如沃斯托克湖，由基岩断裂下陷形

    成）；

    ·冰下峡湾湖（如斯韦茨冰川下的盆地，受冰盖

    侵蚀形成）；

    ·热融湖（由冰盖底部地热或摩擦生热导致冰体

    融化形成）。

    2.冰下微生物的“独立进化”证据

    在沃斯托克湖、默瑟湖等冰下湖的钻探样本中，科

    学家发现了大量嗜冷微生物（包括细菌、古菌和病

    毒），其代谢方式适应了高压、低温、低营养的极

    端环境。例如:

    默瑟湖（2018年钻探）的水样中检测到超过

    4000种微生物，主要为利用有机物分解或化

    学合成（如氧化铁、甲烷）获取能量的类群；

    ·沃斯托克湖的冰芯附着水（2012年钻探）中发

    现类似海洋深部热液口的微生物群落，可能依

    赖冰盖缓慢融化带入的有机物生存；

    ·部分微生物的基因序列与地表已知物种差异显

    着，暗示它们可能在数百万年中独立演化，为

    研究“地外生命”（如木卫二冰下海洋）提供了参

    考。

    3.冰下系统的动态水文过程

    通过冰雷达和卫星监测，科学家发现冰下湖并非

    完全静止，而是通过“水力跳跃”（类似管道中的水

    流波动）实现水体交换。例如:

    ·沃斯托克湖的水量约5400立方公里，每1.5万

    年完全更新一次；

    ·2007年，南极西部冰盖的冰下湖“cordia

    湖”通过一条长约2.8公里的冰下隧道快速排水

    (持续数月），导致冰盖表面短暂隆起（高度

    变化达8米），最终将湖水注入海洋；

    冰下河流的流动速度可达每年数米至数十米，

    其
本章未完，请点击下一页继续阅读》》