說(shuō)起南極,大部分人腦子里都是白茫茫一片,除了冰就是雪,連風(fēng)都帶著能凍透骨頭的溫度對(duì)吧。大家默認(rèn)幾千米厚的冰蓋下面,除了硬邦邦的石頭和凍透的凍土,啥活物都不會(huì)有,完全就是一片死寂。可真不是這樣,各國(guó)科學(xué)家搞了幾十年科考,實(shí)打?qū)嵉刈C實(shí)了,冰蓋底下真的有一個(gè)完全和地表隔開(kāi)的獨(dú)立世界。
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大家肯定好奇,南極地表動(dòng)不動(dòng)就零下幾十度,為啥冰底下的水不結(jié)冰呢。這事不是瞎猜,是科學(xué)家拿著各種儀器測(cè)出來(lái)的真實(shí),原理也不復(fù)雜。地球內(nèi)部本來(lái)就一直在往外散發(fā)熱量,哪怕南極蓋了幾千米厚的冰,地下的地質(zhì)活動(dòng)也沒(méi)停過(guò)。地?zé)嵋恢笨局w最底部挨著巖石的地方,慢慢就把冰化成水了。
冰蓋本身的厚度也起了大作用。咱們?nèi)粘R?jiàn)的水零度結(jié)冰,這是常壓下的情況,要是壓力特別大,水的冰點(diǎn)會(huì)跟著往下掉。南極冰蓋平均厚度都兩千多米,最深的地方快到五千米,這么大的壓力壓在底層的水上,哪怕溫度低于零度,水也結(jié)不了冰,一直保持液態(tài)。
這厚厚的冰層本身還是個(gè)超級(jí)保溫被。地底出來(lái)的熱量被冰層捂得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí),散不出去,地表零下幾十度的寒風(fēng)也鉆不進(jìn)來(lái)。熱量攢在冰和巖石中間,化開(kāi)的水就能一直穩(wěn)穩(wěn)待著。三個(gè)條件湊到一塊,就攢出了冰底下一大堆的液態(tài)水。
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人類最早發(fā)現(xiàn)不對(duì)勁還是在上世紀(jì)六十年代。那時(shí)候科考人員飛在南極高空探測(cè),發(fā)現(xiàn)有些冰面平得奇怪,和周圍坑坑洼洼的冰面完全不一樣,當(dāng)時(shí)就有人猜底下會(huì)不會(huì)有大水體。之后幾十年里,雷達(dá)掃,地震監(jiān)測(cè),各種手段輪著來(lái),最后實(shí)打?qū)嵉卮_認(rèn)了冰下湖泊的存在。最有名的就是沃斯托克湖,藏在三千多米的冰層底下,是南極最大的冰下湖。
這些年探測(cè)技術(shù)越來(lái)越先進(jìn),科學(xué)家陸陸續(xù)續(xù)找到了好幾百個(gè)大大小小的冰下湖。這些湖不是孤零零分散著的,好多都由地下河道連在一起,拼出了一張超大的地下活水網(wǎng)。不少湖泊還是動(dòng)態(tài)的,會(huì)定期蓄水排水,水一直在流動(dòng)更替。大部分冰下湖已經(jīng)和地表隔開(kāi)上千萬(wàn)年了,完全是封閉獨(dú)立的狀態(tài),這也是“另一個(gè)世界”能成型的核心。
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大伙都覺(jué)得,活著就得有陽(yáng)光,植物要光合作用,動(dòng)物靠植物活,沒(méi)陽(yáng)光就不可能有生命對(duì)吧。幾千米厚的冰把陽(yáng)光擋得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí),冰下湖一年到頭全是黑的,按理說(shuō)不可能長(zhǎng)出任何植物藻類。可科學(xué)家用無(wú)菌鉆探取到冰下湖水和泥沙樣本之后,居然檢測(cè)出了一大堆活的微生物。這些小家伙根本不需要陽(yáng)光,靠著巖層里溶出來(lái)的礦物質(zhì)就能獲取能量,繁衍生息。
沃斯托克湖已經(jīng)和外界隔開(kāi)一千五百萬(wàn)年了。為了不讓地面的細(xì)菌污染這片原始水域,各國(guó)科學(xué)家花了好多年研發(fā)專用的鉆探設(shè)備,全程嚴(yán)格滅菌,最后才取到干凈的湖水樣本。檢測(cè)結(jié)果出來(lái)的時(shí)候真的驚到不少人,湖水里不僅有充足的氧氣,還有好幾百種微生物,不少都是地表根本找不到的特殊種類。它們?cè)诟邏骸⒌蜏亍⑵岷谟譀](méi)多少營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境里,安安穩(wěn)穩(wěn)繁衍了上千萬(wàn)年,自己攢出了一套能自給自足的微型生態(tài)系統(tǒng)。
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不止沃斯托克湖,其他幾個(gè)冰下水域取樣之后,都發(fā)現(xiàn)了同樣的情況。雖說(shuō)冰下世界沒(méi)有魚蝦這種大生物,只有肉眼看不見(jiàn)的微生物,但這已經(jīng)足夠顛覆大伙的固有認(rèn)知。原來(lái)生命真的能在完全沒(méi)有陽(yáng)光的封閉環(huán)境里活那么久。這個(gè)冰下世界還像一本封存了上千萬(wàn)年的地球史書,湖底一層層堆著泥沙、巖石碎屑和微生物殘骸,完完整整記下了南極的氣候變化、地質(zhì)變動(dòng)和冰蓋演化的過(guò)程。
南極被冰蓋住之前,本來(lái)也有河谷盆地這些正常的陸地地貌,冰川蓋上來(lái)之后,這些古老地貌被完好封存在了地下。現(xiàn)在科學(xué)家用雷達(dá)探測(cè),能清清楚楚還原出遠(yuǎn)古時(shí)候南極的樣子,給研究地球氣候變遷和大陸演化,提供了獨(dú)一份的真實(shí)資料。整個(gè)冰下系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣,地?zé)崛谒纬伤担叼B(yǎng)著微生物,微生物殘骸堆成地質(zhì)記錄,地質(zhì)變化又一直影響水體環(huán)境。千萬(wàn)年來(lái)這套系統(tǒng)自己運(yùn)轉(zhuǎn),不受地表的風(fēng)雨冷暖影響,真的是完全不一樣的另一個(gè)自然圈層。
人類花這么大功夫探索南極冰下,可不只是為了滿足好奇心,這塊隱秘的地方,和咱們的地球環(huán)境、未來(lái)發(fā)展甚至太空探索都有關(guān)系,科研價(jià)值高得離譜。最直接的就是關(guān)系到全球氣候和海平面變化,南極冰蓋不是釘在那不動(dòng)的,冰底的液態(tài)水就像潤(rùn)滑劑,能讓厚重的冰川慢慢往海邊滑。冰下湖蓄水排水的變化,直接影響冰川滑動(dòng)的速度,要是大量冰川滑進(jìn)海里,海平面就會(huì)往上走。現(xiàn)在全球都在變暖,摸清楚冰下水系的規(guī)律,才能讓科學(xué)家準(zhǔn)確預(yù)判冰川消融速度,海平面變化趨勢(shì),給全球氣候防護(hù)和沿海防災(zāi)提供真實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。
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冰下世界還是研究生命起源的天然實(shí)驗(yàn)室。地球最早期的原始生命,就是在沒(méi)有陽(yáng)光,靠礦物能量生存的環(huán)境里誕生的。南極冰下這些微生物的生存模式,簡(jiǎn)直就是把遠(yuǎn)古地球的生命環(huán)境原樣復(fù)刻了出來(lái)。研究這些特殊生命的繁衍演化規(guī)律,能幫咱們解開(kāi)生命起源、生命極限生存這些謎題。
它還給尋找外星生命提供了重要的參考。太陽(yáng)系里的木衛(wèi)二、土衛(wèi)二,表面都蓋著厚厚的冰層,冰層底下也有液態(tài)海洋,環(huán)境和南極冰下湖特別像。科學(xué)家一直猜測(cè)這些冰封星球的海洋里可能有生命,現(xiàn)在咱們?nèi)ゲ涣四敲催h(yuǎn),南極冰下就是最好的模擬場(chǎng)地。給深空探索和外星生命研究,提供了特別重要的依據(jù)。
說(shuō)到現(xiàn)在,人類對(duì)南極冰下世界的探索其實(shí)還只是冰山一角。幾百個(gè)已經(jīng)找到的冰下湖里,只有極少數(shù)做了取樣研究,大部分水域的生態(tài)、水文、地質(zhì)情況,現(xiàn)在還是未知數(shù)。冰層隔著,探測(cè)難度大,還要保證不污染原始環(huán)境,好多條件限制著,探索進(jìn)度一直不快。但可以肯定的是,這個(gè)隱秘的地下世界,藏著好多能改寫咱們認(rèn)知的地球真相。
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原來(lái)大伙都覺(jué)得南極冰底下只有死寂,幾十年的科考已經(jīng)用嚴(yán)謹(jǐn)真實(shí)的數(shù)據(jù)證實(shí)了,幾千米冰蓋底下真的有一個(gè)完整的地下世界。這里有流動(dòng)的活水,獨(dú)立的水文系統(tǒng),活了上千萬(wàn)年的特殊微生物,還有封存遠(yuǎn)古歷史的地質(zhì)遺跡,真的是完全獨(dú)立于地表的另一個(gè)自然圈層。它顛覆了咱們對(duì)極地環(huán)境和生命生存的固有認(rèn)知,不光能幫咱們掌握全球氣候變化的規(guī)律,探尋生命起源演化,還給尋找外星生命提供了關(guān)鍵參考。現(xiàn)在這塊地方還有好多秘密沒(méi)揭開(kāi),等著科學(xué)家一步步去探索,這不僅是探索地球,也是人類拓寬科學(xué)認(rèn)知、探尋宇宙奧秘的重要一步。
參考資料:
自然資源部 《我國(guó)首次南極冰層熱水鉆探試驗(yàn)完成》
新華網(wǎng) 《鉆穿3413米冰蓋 揭秘我國(guó)首次南極冰下湖熱水鉆探》
人民網(wǎng) 《南極冰層之下究竟隱藏著什么》
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