寻找冰盖下的“秘密花园”

寻找冰盖下的“秘密花园”

作者：乔恩·皮尔（Jon Pill）

译者：常梦秋

在狂风肆虐的南极冰原上，一批科学家驻扎在一个个科考站里，研究地球上最极端的环境之一——冰下世界。这里存储了地球上近70％的淡水，冰下的环境比南极地表还要极端，但这里仍有生命存在，它们组成了一个神秘的生态系统。

冰盖之下

科学家使用“探冰雷达”（ice-penetrating radar）穿过厚厚的冰层，发现冰层下面的世界。这里埋藏着一条条起伏不定的山脉，有的地方也一片平坦，在雷达图像中明亮得出奇，这些地方不是岩石，而是水，或者说是冰下湖泊。在距离冰盖表面上千米的冰下世界，来自地球内部的热量让这里的温度可以达到-0.5℃，可比地上世界暖和多了。热量会在冰川底部慢慢扩散，每年融化几个硬币的深度，渐渐把水从冰中“解放”出来，形成了冰下湖泊。同时，上面的冰盖又像一条厚厚的毯子，它能保存热能，让湖泊不会冻结。

南极冰盖下面藏有很多类似的湖泊，有些湖泊是孤立的，但大部分湖泊通过水道或大面积的饱和沉积物相互连接，科学家把它们看作是“这颗行星上最大的湿地”，也是地球上最后未被开发的地区之一。探索冰下湖泊，还能获得许多有价值的参考信息，比如全球变暖是否会加快南极冰川的融化、其他星球是否存在生命活动等。

▲　南极冰盖之下藏有很多个湖泊，科学家认为至少有300个湖泊，其中大部分湖泊相互连在一起

冰下探测

此前，英国的科考队曾试图钻入南极洲西部的埃尔斯沃思湖（Lake Ellsworth），但因钻探过程中钻具失控，又没有工具能将钻具拽出、修理，科考队最终只能放弃了这次尝试。

之后，俄罗斯的科考队尝试考察南极洲的另一个冰下湖——沃斯托克湖（Lake Vostok），取得了突破。他们通过一台巨大的钻具，使用煤油将冰融化，从而成功地钻入沃斯托克湖，收集到了一些很有价值的样本。但遗憾的是，钻具用的煤油污染了沃斯托克湖和取得的样本，样本几乎无法用于科学研究。

科学家没有放弃对冰下湖的考察。2009年，他们组建了WISSARD科考队，此次的目标是惠兰斯湖（Lake Whillans）。惠兰斯湖位于冰层下800米处，大部分水域只有2米深，这里没有光线和新鲜的空气。这样的环境和存在于木卫二（欧罗巴）冰封地表下的海洋有些类似，可以为科学家探究太阳系其他星球是否存在生命提供参考。

WISSARD

WISSARD是“惠兰斯湖冰流冰下钻孔研究”（Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling）项目英文首字母的缩写。该项目得到了美国国家科学基金会的资助。科考队汇集了各个领域的专家，研究深藏在南极洲广袤冰盖之下的湖泊。

▲　WISSARD科考队员集体合影

WISSARD科考队借鉴了之前科考队的经验。为了解决煤油污染的问题，科考队用热水代替了煤油。这些热水都是经过滤纸过滤、加热、紫外线灭菌、双氧水消毒等多种方式提纯，确保水是无菌的。但是热水也带来了其他难题，比如灌满了热水的钻孔会迅速结冻，在周围冰块的重压之下，钻孔可能崩塌。

向惠兰斯湖进发

2013年1月23日，钻探正式开始。科考队员把“钻头”上的软管从线圈上解套，伸入钻孔，热水从管口喷出。鉴于“钻孔”的环境比较恶劣，科考队员并没有在钻头上安装摄像机。因此，他们只能通过软管上的3个传感器传回的数据，来判断是否已经到达了湖面：一个记录软管从线圈上解套的圈数（用来估计钻孔的深度），一个衡量下垂软管的重量（用来估计软管是否因为碰到障碍而弯曲），另一个负责记录压力（监测钻孔中的水平面是上升还是下降）。

当钻头抵达湖面时，科考队员将水管拔出，向里放入一台摄像机来拍摄湖底世界。但这台摄像机并没有到达湖中。在700米的冰层，钻孔分裂成了两条，导致摄像机无法深入。科考队员只能把摄像机拉上来，将水管放回到钻孔的分岔处，重新注入热水，使两条分岔重新融化成一条较粗的孔道，保证摄像机继续下降。

经过调整后，摄像机再次深入钻孔，终于停留在了800米深处。由于摄像机在抵达湖底时搅起了淤泥，湖底的景象过了一会才慢慢呈现出来：镜头前是一片泥泞的湖底，到处都是土块。湖水里也漂浮着一股股泥浆。

在“欣赏”惠兰斯湖的景色之余，科学家们也做好了实验分析的准备，等待着来自湖底的样本。

▲　惠兰斯湖中还含有氧气，这是上方的冰层溶化时随气泡释放到湖水中去的。有了这些氧气，一些生物就能在海底生存

▲　水下探测器图

▲　摄影镜头下的惠兰斯湖

冰下湖的“居民”

随着绳索从钻孔中缓缓升起，一只不透明的瓶子探出了钻孔，这是第一瓶惠兰斯湖湖水。科考队员把它送入实验室，倒入一个干净的试管，再分成多个样本。

科学家在样本中发现了大量微生物，微生物含量竟和深海区域的一样多，这和它们类似的生存环境有关。科学家发现了一种硅藻：圆盘形状，锯齿边缘，表面有凹痕，距今可能有1000万～1500万年，周围还有一些已经被压碎了的硅藻壳。样本中还有一些微小的矿物颗粒（已被冰川碾碎），有的比红细胞还小，冰川的碾压将矿物加工成了可供微生物消化的食物，这就像碾成面粉的麦子被我们吸收一样。

科学家把电极放在了另一个样本里，液晶显示器上随即跳出了数字，说明样本具有导电性，证明湖水里富含能够导电的无机盐，这些无机盐也是微生物的食物来源。

由于大部分的冰下湖泊彼此相连，科学家发现小型生物（比如小鱼）为了寻找新的食物源，或是随着湍急的水流，会从一个湖流动到另一个湖。不过，对于惠兰斯湖下面是否存在大型生物仍需继续研究和观察。如果真的有，它们是如何在频繁落下的“石头雨”中生存的呢？“石头雨”是湖顶上的冰融化后，原先冻在冰盖底部里的石头“掉”下来而形成的。

除此以外，冰下湖还在冰盖的持续、缓慢的运动中起到了“润滑”作用。它在冰盖下形成流动的冰流，这些冰流移动得很快，几分钟内就可以“走”好几米。大量的冰流在移动中产生冲击波的强度和地壳运动引起的地震差不多。一些科学家推论，所有这些能量都源于惠兰斯湖附近活跃火山的热液喷口。另外，定期地震震动的发生时间和冰下湖潮汐涨落的时间一致，这意味着地震震动和冰下某处的海洋也有关系。

▲　科学家在蕙兰斯湖下发现了小鱼，这些鱼儿身手敏捷，可以躲避掉下来的“石头雨”

寻找外星生命的孕育地

这些存活在南极大陆下高压、低温的极端环境中的生命体让生物学家看到了外星生命存在的希望。他们相信，在太阳系内其他行星或卫星的类似表面，或是一些更不适宜生存的极端环境中，也能找到活的生命体。

土星的一颗卫星土卫二（恩克拉多斯）终年被冰所覆盖，同时也有活跃的火山。因此，一些科学家相信，土卫二可能从上到下都被冰下的海洋覆盖，冰下能够形成许多不同的环境，也许其中就有生命在繁衍。

木卫二被一种富含矿物质的冰和雪所覆盖。在这层冰雪下，也有可能隐藏着类似惠兰斯湖的冰下湖。

但是，把航天科考设备运送到木星，甚至土星的卫星上，可不是一件容易的事。另外，超远的距离会带来探测器反应速度的延迟，这让遥控变得异常困难。

那么，有没有符合条件，但更容易抵达的星球呢？火星可能是一个理想的选项。根据最新的探测结果，无论是在火星的南极还是北极，都有水冰和干冰（被冻住的固态二氧化碳）组成的永久冰帽。同时，由于火星上也有类似的火山活动，科学家或许也能在火星上发现一些生命存在的蛛丝马迹。

这么看来，还是去火星吧。就在今年，商人伊隆·马斯克（Elon Musk）声称他的美国太空探索技术公司（Space X）正致力于在2033年前将人类送上火星。不过火星之旅的航天票可能会超级贵，你最好从现在就开始攒钱哟。

冰下湖研究才刚刚开始

钻探设备仅仅让我们窥探到了南极的冰湖一角，通往惠兰斯湖的钻孔也仅仅帮助我们读到了南极这本大百科全书中的一小章。我们还可以通过卫星绘制的各种图像来揭露隐藏在冰下世界的更多真相。

WISSARD科考队还缺少一些专业领域的地理学家，或许有一天你能补上这个空缺，成为WISSARD科考队的一员，跟随他们前往地球的最南端，展开新的大冒险。或许，那时候的你就不用挥动手中的热水钻进行作业了，而是深入冰下湖底，探寻诸多外星生命存在的最初迹象。