南極萬年冰川下存在的生命

斯拉韋克·圖拉茲克

南極冰原是地球上未經(jīng)人類探索的疆域之一。在這片看似平坦的雪原之下，堆積著近800米厚的堅冰，而在這厚厚的冰層下，隱匿著一個人類從未見過的神秘湖泊——威蘭斯冰下湖。

威蘭斯湖已經(jīng)有幾十萬年不見天日了，科學(xué)家們都迫不及待地想要看看冰層底下的景象。他們計劃鑿穿冰層到達(dá)湖面，采集湖水和湖泥的樣本，甚至還計劃將一臺攝像機放入湖中，探索這片與世隔絕的水體。

對于世界各地的科學(xué)家來說，探索這片低調(diào)的湖泊是研究道路上的一座里程碑。地球上的陸地，有10%還封鎖在冰川下，是人類從未涉足的領(lǐng)域。探索冰川下的湖泊，有助于回答許多重大問題，比如全球變暖是否會加速南極冰川的消退。對威蘭斯湖取樣，還有望為太陽系其他星球是否存在生命活動的問題提供線索。

威蘭斯湖的故事可以追溯到50多年前。在20世紀(jì)的大部分時間里，人們都把南極冰原看作是永恒不變的。當(dāng)時還有科學(xué)家建議將核廢料永久儲存在這些冰川之中。

但是到了20世紀(jì)下半葉，出現(xiàn)了一種叫做“探冰雷達(dá)”的新技術(shù)，科學(xué)家能夠看穿厚厚的冰層。他們發(fā)現(xiàn)，冰層下面埋藏著山脈和湖泊。因此，上世紀(jì)六七十年代，運輸機搭載俯瞰雷達(dá)，十分忙碌地在南極上空飛來飛去，繪制出了冰川下方的地形圖。從此，科學(xué)家對南極的看法發(fā)生了巨大的改變。

如今，南極洲發(fā)現(xiàn)的冰下湖泊已經(jīng)超過200個。它們都是由地球內(nèi)部滲出的熱量造成的，地?zé)嶙韵露希芑ǖ撞浚纬纱蟠笮⌒〉暮础＜s20年前，俄羅斯科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的“沃斯托克湖”儲水量高達(dá)5300立方公里，與世界面積第五大的密歇根湖相當(dāng)。

2007年，新的研究計劃啟動了。南極洲西部的冰面之下約800米處，長12千米、寬8千米、深1.5米的威蘭斯湖成為了研究目標(biāo)。科學(xué)家最關(guān)心的問題是，威蘭斯湖里會不會有生命存在？如果有生命，它們是怎么獲得能量的？因為冰層隔斷了陽光，也中止了光合作用——那正是地球上大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)的能量來源。

鉆透冰層、獲得湖水樣本，成為了首要目標(biāo)。經(jīng)過數(shù)年的籌備以及30多位科學(xué)家和工程人員的努力，2013年1月，研究人員得到了一瓶蜂蜜色的威蘭斯湖湖水。

令所有人感到意外的是：冰川下方的湖泊環(huán)境并不惡劣，甚至十分適合生存。湖水的溫度為零下0.5℃——上方的冰層施加壓力，湖水的冰點比正常低了幾度，因此湖水得以保持液態(tài)。事實上，湖水比研究站附近海灣里的海水還要溫暖，而那里生活著大量的南極犬牙魚和海豹。此外，威蘭斯湖中還含有氧氣，那是上方的冰層溶化時隨氣泡釋放到湖水中去的。有了這些氧氣，蠕蟲等海洋無脊椎動物就有生存的可能。

第一份蜂蜜色的湖水樣本中發(fā)現(xiàn)了礦物顆粒。這些顆粒經(jīng)過冰川的碾壓，有的比紅細(xì)胞還小。而細(xì)菌可以通過分解這些礦物來獲取能量，這好比將麥子碾成面粉，更容易被人體吸收一樣。

隨后，研究人員在湖水樣品中加入了測試生命的染料，通過顯微鏡，可以明顯地看到細(xì)胞對染料發(fā)生反應(yīng)。據(jù)估算，在每立方厘米的湖水里，存活著約10萬個細(xì)胞——這是人類首次在冰川下的湖泊中發(fā)現(xiàn)生命。

研究人員還需要花些時間，才能為南極冰川下的生命繪出一幅完整的畫卷。美國路易斯安那州立大學(xué)的微生物學(xué)家克里斯納，正在用DNA測序技術(shù)，統(tǒng)計威蘭斯湖中的數(shù)百種微生物。克里斯納說：“經(jīng)過培育的微生物能供大家研究50年。”

研究這些“與世隔絕”的微生物有什么意義呢？理解微生物在冰川下對礦物的分解過程，有助于回答一些重大的問題，比如南極冰川的消退是否會加速全球變暖。有科學(xué)家認(rèn)為，冰川下的微生物可能已經(jīng)制造了數(shù)十億噸甲烷，而甲烷是一種強大的溫室氣體。冰川消融，它就會逃逸到大氣中，加速變暖的過程。endprint