埃尔斯沃斯山脉（Ellsworth Mountains），位于冰下湖泊埃尔斯沃斯湖（Subglacial Lake Ellsworth）附近，摄于2012年12月。图片来源： Peter Bucktrout，英国南极调查局（British Antarctic Survey ）

南极冰盖下的湖泊存在大量微生物，因此这些湖泊可能比之前认为的更适宜生命生存。

作为一项研究的新发现，研究人员可以借此确定出寻找微生物的最佳地点，这些微生物可能是南极地区特有的，并且已经被隔离并进化数百万年。这项发现甚至可以帮助人们深入了解木土卫星冰层以及火星南部的冰盖下的类似湖泊。

南极洲厚厚的冰盖下可以形成湖泊，这是由于冰盖的重量会对其底部施加巨大的压力，从而降低了冰的熔点，再加上冰盖下方的岩石会发出少量热量，以及冰盖本身可以隔绝其上方的冷空气。在这一系列作用下，液态水得以积聚成湖泊。

研究人员在南极冰原下发现了四百多个这样的“冰下”湖泊，其中许多已经与外界环境以及其他类似的湖泊隔绝了数百万年。

这意味着，这些湖泊中的生命可能同样古老，可能经历过地球历史上持续极端寒冷的时期，这可以使我们进一步认识生命是如何在极端条件下适应和进化的。

由于小型冰下湖泊的水可以快速流入或流出，探险队选择了两个位于冰盖边缘的小型冰下湖进行钻探，目前已经成功完成了工作。此项调查揭示了冰下的确存在微生物，但对于孤立在中央冰盖下的大冰下湖，其中是否存在生命仍悬而未决。

目前，伦敦帝国理工学院、里昂大学和英国南极考察队的研究人员在《科学·进展》（Science Advances）杂志上的一项研究中已经表明，现在的冰下湖泊可能比它们形成初期时更适合生命生存。

由于阳光无法抵达，冰下湖中的微生物并非通过光合作用获得能量，而是通过加工化学物质获得能量。这些化学物质集中在湖床的沉积物中，据认为那里最有可能存在生命。

生命分布得越广泛，研究人员就越容易进行取样和检测。然而，生命分布的广泛程度取决于湖水的混合和流动程度及与之相关的沉积物、营养物质和氧气的均匀分布程度。

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在地球表面的湖泊中，湖水的混合是由对流产生的，对流来自于空气流动和太阳加热。由于这两种方式都不能作用于冰下湖，因此可以假设冰下湖不存在对流。

然而，正进行上述研究的团队发现，另一种热源足以在大部分冰下湖泊中引起对流。这种热量就是地热：由行星形成时所遗留下来的热量与放射性元素衰变后所产生的热量结合而成，从地球内部向外散发。

研究人员的计算表明，这种热量可以使冰下湖泊产生对流、卷起颗粒较小的沉积物，并使氧气四处流动，让更多的水体成为适宜生存的地方。

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里昂大学和英国南极考察队的首席研究员Louis Couston说：“在南极冰原下与世隔绝数百万年的湖泊中的水并非是静止不动的；实际上，那里的水是流动的，足以卷起细泥沙使其悬浮在水中。即使大多数生命仍然集中在湖床，但有了流动的水流，整个湖泊或许都是宜居的。这让我们了解到，冰下湖是如何维持生命生存的，也使我们得以计划，未来对其进行探索时该如何进行取样。”

研究人员的预测可能很快就会得到验证，因为一个来自英国和智利的团队计划在未来几年内对一个名为CECs的湖泊进行取样。取样范围包括该湖泊的整个深水层，其结果将显示微生物生命在湖中的分布状态。

正如合著者之一、帝国理工大学格兰瑟姆气候变化与环境研究所（Grantham Institute）联合主任Martin Siegert教授所解释的那样，这些研究还可以为太阳系其他地方的生命存在假说提供理论支持：“地球和冰冷卫星的冰下水层的物理性质非常相似，基于现有研究，我们现在计划预测冰冷卫星和行星上液态水库的物理条件。然而，两者的地理物理环境条件大不相同，所以我们正在研究新的模型和理论。”

“如今，针对冰冷卫星的研究不断发展，计算能力日益提高。这对天体生物学和地外生命搜寻工作来说是一个发展的好时机。”

翻译：牛华康

审校：黄薇

引进来源：伦敦帝国理工学院

引进链接：https://phys.org/news/2021-02-lakes-isolated-beneath-antarctic-ice.html