1.高壓低溫的液態水環境
南極冰蓋平均厚度約2300米最厚處超4800
米),底部冰蓋因巨大壓力約300400大氣壓)
降低了冰的熔點純水冰在常壓下熔點為0c,但
300大氣壓下可降至2.2c)。同時,冰蓋底部與
基岩摩擦生熱、地熱流南極大陸平均地熱流約2,部分區域因火山活動更高)及沉積物
放射性元素衰變產生的熱量,共同維持了冰下局
部液態水體的穩定。例如,沃斯托克湖vostok
ake)的水溫約為3c,但因高壓保持液態。
2.封閉性與古老性
多數冰下湖被數千米冰蓋完全覆蓋,與地表大氣、
水圈長期隔離如沃斯托克湖最後一次與海洋連
通可能在1500萬年前),形成“時間膠囊”般的封
閉係統。部分湖泊通過冰蓋裂縫與基底裂隙緩慢
交換物質如溶解氣體、礦物質),但整體物質循
環極慢,湖水可能已“靜止”數萬年甚至更久。
3.複雜的水文網絡
冰蓋底部並非平坦,基岩地形如山脈、斷層、盆
地)會引導冰下水流形成類似地表河流的“冰下河
道”。例如,埃爾斯沃思湖akeesortakeercer)所在的區域,冰下可能存在
季節性或長期流動的水流,部分水流通過冰蓋“溢
流口”如冰下瀑布)排入海洋,影響冰蓋的物質
平衡。
4.獨特的化學環境
冰下湖水體因長期與冰蓋、基岩相互作用,溶解了
大量來自冰蓋的物質如鈉、氯離子)和基岩風化
的礦物質如鐵、矽、有機質)。此外,冰蓋融化
帶入的甲烷可能來自深層地質活動或微生物代
謝)、二氧化碳等氣體溶解其中,形成還原性或缺
氧環境如沃斯托克湖深層水溶解氧極低)。
二、關鍵科考發現
自20世紀末以來,通過衛星遙感、冰雷達探測、
冰芯鑽探及深潛機器人等技術,科學家逐步揭開
了冰下世界的神秘麵紗,主要發現包括:
1.冰下湖的廣泛存在
目前南極已發現超過400個冰下湖部分為季節
性存在),總麵積約1.4萬平方公裡接近海南
島)。最大的沃斯托克湖麵積約1.5萬平方公裡
相當於太湖的24倍),深度約1000米;最小的
僅數百平方米。這些湖泊按成因可分為三類:
·構造湖如沃斯托克湖,由基岩斷裂下陷形
成);
·冰下峽灣湖如斯韋茨冰川下的盆地,受冰蓋
侵蝕形成);
·熱融湖由冰蓋底部地熱或摩擦生熱導致冰體
融化形成)。
2.冰下微生物的“獨立進化”證據
在沃斯托克湖、默瑟湖等冰下湖的鑽探樣本中,科
學家發現了大量嗜冷微生物包括細菌、古菌和病
毒),其代謝方式適應了高壓、低溫、低營養的極