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地理環境

沃(wo)斯(si)托克湖位在南(nan)極洲的(de)東(dong)部(bu)，長(chang)(chang)約(yue)(yue)為(wei)(wei)250公(gong)(gong)(gong)里(li)，寬約(yue)(yue)為(wei)(wei)50公(gong)(gong)(gong)里(li)(在最(zui)長(chang)(chang)的(de)點上(shang))，大(da)約(yue)(yue)和五大(da)湖中(zhong)安(an)大(da)略湖的(de)大(da)小相等(deng)。沃(wo)斯(si)托克湖被一個山(shan)(shan)脊分(fen)成(cheng)兩個主(zhu)要的(de)盆地(di)構造，該山(shan)(shan)脊的(de)深(shen)度約(yue)(yue)為(wei)(wei)200米(mi)。而兩個盆地(di)中(zhong)，北(bei)方的(de)盆地(di)約(yue)(yue)深(shen)400米(mi)，南(nan)方的(de)盆地(di)約(yue)(yue)深(shen)800米(mi)。因為(wei)(wei)被沃(wo)斯(si)托克湖分(fen)為(wei)(wei)兩個盆地(di)構造，所以科學(xue)家們認為(wei)(wei)，這兩個獨立(li)生態(tai)系的(de)化學(xue)、生物(wu)因子應該都不太(tai)相同。沃(wo)斯(si)托克湖面積15,690平方公(gong)(gong)(gong)里(li)。估計的(de)湖水體積約(yue)(yue)為(wei)(wei)5400立(li)方公(gong)(gong)(gong)里(li)，且皆為(wei)(wei)未(wei)凍結(jie)的(de)淡(dan)水。2005年5月，科學(xue)家在湖的(de)中(zhong)央發現了一座島嶼。

存在原因

沃斯托(tuo)克(ke)湖的平均水(shui)(shui)溫為-3℃。使水(shui)(shui)在其凝(ning)固(gu)點(dian)以下還能以液態存在的原因(yin)(yin)，認為是三種因(yin)(yin)素(su)共同作用造成：

1、來自地心(xin)的(de)熱力使湖底的(de)溫(wen)度(du)上(shang)升(sheng)，進而使水維持液態

2、厚(hou)重冰層造(zao)成的巨大壓力使水(shui)的凝固點下降

3、厚(hou)實的冰層使(shi)湖水與南(nan)極(ji)地表寒冷(leng)的空氣隔離

地(di)球上沒有(you)(you)任何地(di)方有(you)(you)濃度(du)如此(ci)之高(gao)的氧氣(qi)(qi)。任何在(zai)此(ci)生活的生物(wu)必須要(yao)有(you)(you)應付(fu)高(gao)氧氣(qi)(qi)濃度(du)的能力。它們(men)必須演化出特殊(shu)的構造，像是特殊(shu)的酵素，確保(bao)它們(men)不被高(gao)濃度(du)氧氣(qi)(qi)影(ying)響。

沃斯托(tuo)克湖的(de)環境與(yu)木星的(de)其中一個衛(wei)(wei)星，木衛(wei)(wei)二(er)(er)非常相似。假若(ruo)能在沃斯托(tuo)克湖中發現生物的(de)存(cun)在，或許能夠為“木衛(wei)(wei)二(er)(er)冰層下的(de)海洋中是否存(cun)在生命(ming)”的(de)爭論提供(gong)有力的(de)證據。

生態環境

沃(wo)斯托(tuo)(tuo)克湖是(shi)(shi)(shi)(shi)一個貧養(yang)的(de)(de)(缺少(shao)養(yang)分的(de)(de))極端環境。湖水(shui)為(wei)氧氣(qi)(qi)的(de)(de)過飽和溶(rong)(rong)液，濃度約為(wei)一般淡水(shui)湖泊(bo)的(de)(de)50倍。造(zao)成(cheng)這個現(xian)象的(de)(de)原因極有可能是(shi)(shi)(shi)(shi)沃(wo)斯托(tuo)(tuo)克湖上方的(de)(de)沉重冰冠(guan)造(zao)成(cheng)的(de)(de)壓(ya)力。氧氣(qi)(qi)及其他氣(qi)(qi)體不只(zhi)溶(rong)(rong)解在(zai)(zai)水(shui)中，還形成(cheng)晶(jing)(jing)籠(clathrate)。晶(jing)(jing)籠是(shi)(shi)(shi)(shi)指溶(rong)(rong)于水(shui)中的(de)(de)氣(qi)(qi)體分子，在(zai)(zai)水(shui)結冰時(shi)，被(bei)二十幾個水(shui)分子所圍成(cheng)之正(zheng)十二面體關(guan)起來(lai)的(de)(de)晶(jing)(jing)體結構。晶(jing)(jing)籠結構的(de)(de)外表看(kan)起來(lai)就像(xiang)(xiang)是(shi)(shi)(shi)(shi)冰塊一般。這種(zhong)晶(jing)(jing)籠只(zhi)在(zai)(zai)高(gao)壓(ya)環境，例如沃(wo)斯托(tuo)(tuo)克湖或深海形成(cheng)，在(zai)(zai)一般壓(ya)力下是(shi)(shi)(shi)(shi)不穩定的(de)(de)。因為(wei)這樣(yang)，當水(shui)從沃(wo)斯托(tuo)(tuo)克湖被(bei)釋放出來(lai)時(shi)，可能會像(xiang)(xiang)搖過的(de)(de)汽水(shui)一樣(yang)噴出。

發現研究

1960年，俄國地理學家安德里．卡(ka)皮查飛越沃斯托(tuo)克地區(qu)上空，發現冰原上有(you)一(yi)個(ge)巨大的平坦地區(qu)。他(ta)認(ren)為冰川下有(you)一(yi)個(ge)湖。但這個(ge)看法(fa)在當時沒有(you)引(yin)起人們的重視。

在(zai)(zai)1996年，俄羅(luo)斯和英國的(de)(de)(de)(de)科學家(jia)借由許(xu)多資(zi)料(liao)的(de)(de)(de)(de)分(fen)析，發現了(le)這個湖的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。這些資(zi)料(liao)包括了(le)透冰雷(lei)達(da)、鐳射高(gao)度計及(ji)重(zhong)力(li)測量(liang)(liang)儀。科學家(jia)已證(zheng)實，沃斯托克湖擁有(you)大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)液(ye)態水(shui)，盡(jin)管這些水(shui)被封(feng)存在(zai)(zai)厚實的(de)(de)(de)(de)冰冠(guan)之(zhi)下。因此沃斯托克湖有(you)可能是地(di)球上水(shui)量(liang)(liang)變動最小的(de)(de)(de)(de)湖泊。它所(suo)擁有(you)的(de)(de)(de)(de)水(shui)非常(chang)古老，大(da)約在(zai)(zai)一百萬年前(qian)形成。

核心

在沃斯(si)(si)托克研(yan)(yan)究(jiu)站的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)者(zhe)們，在1998年(nian)挖出了世界上最長的(de)(de)(de)冰核(即(ji)冰的(de)(de)(de)核心，其中(zhong)的(de)(de)(de)氣泡能夠紀錄過去此地區的(de)(de)(de)大(da)氣組成(cheng))。俄國及美國的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)團(tuan)隊鉆(zhan)入3623米(mi)深。檢驗(yan)發(fa)現(xian)，冰核最底(di)部(bu)約有420,000年(nian)的(de)(de)(de)歷(li)史。這表示沃斯(si)(si)托克湖至少五十萬年(nian)前(qian)就已經被(bei)封在冰層(ceng)之下了。為避免(mian)可能的(de)(de)(de)污染，鉆(zhan)探(tan)(tan)作業在距離湖120米(mi)處(chu)停止，且鉆(zhan)探(tan)(tan)的(de)(de)(de)孔也被(bei)封住(zhu)。

在這個冰核中(zhong)，尤其是核心底部凍結(jie)的(de)湖(hu)(hu)水，找到了(le)微生(sheng)物活動的(de)證據。這使科學家認為沃斯托(tuo)克湖(hu)(hu)這類的(de)環境(jing)仍能(neng)有生(sheng)命存在。沃斯托(tuo)克湖(hu)(hu)是個非常(chang)獨(du)特的(de)棲(qi)息地，棲(qi)息在此的(de)可能(neng)包括(kuo)古菌及五十萬年前演化(hua)出的(de)微生(sheng)物。

在(zai)2005年，一個(ge)由德國、日本及(ji)俄羅斯(si)科學(xue)家組成的研究小組發現，沃斯(si)托克(ke)湖(hu)有(you)潮汐(xi)現象。隨著(zhu)太陽及(ji)月亮相(xiang)對位(wei)置的改變，湖(hu)水表(biao)面(mian)有(you)1-2厘米(mi)的升降。這(zhe)些(xie)研究者推測，湖(hu)水表(biao)面(mian)的運動(dong)就像幫浦一樣，使整個(ge)湖(hu)泊(bo)的水循環運動(dong)。倘若湖(hu)中有(you)微生物存在(zai)，這(zhe)對它們的生存有(you)相(xiang)當(dang)大的幫助(zhu)，因為(wei)湖(hu)中的物質可借由這(zhe)種運動(dong)循環。

2006年(nian)1月，由美(mei)國(guo)哥(ge)倫比亞大(da)學科(ke)學家羅賓(bin)·貝爾領導的(de)研究(jiu)小(xiao)組，利用最新的(de)衛星(xing)影像、測高與透(tou)冰雷(lei)達資料，首次估算出(chu)它們的(de)大(da)小(xiao)及(ji)深度，結果發表在2月份的(de)《地(di)球物理研究(jiu)通訊》上。這(zhe)兩(liang)個湖(hu)被命名(ming)為(wei)90°E湖(hu)及(ji)蘇(su)維(wei)埃湖(hu)(Lake Sovetskaya)。這(zhe)兩(liang)個湖(hu)被埋在約(yue)(yue)4000米厚的(de)冰層下，90°E湖(hu)面積約(yue)(yue)為(wei)2000平方公(gong)里(li)，面積略等于臺北縣；蘇(su)維(wei)埃湖(hu)略小(xiao)、約(yue)(yue)1600平方公(gong)里(li)。

科學家認為，南極的(de)(de)(de)各(ge)個(ge)(ge)地下水(shui)(shui)體可能由(you)活水(shui)(shui)河(he)(he)流(liu)網連(lian)接(jie)在一(yi)起(qi)。冰(bing)河(he)(he)學家鄧肯·溫納(na)姆(Duncan Wingham，來(lai)自(zi)倫敦大學學院)及馬丁·斯格特(Martin Siegert，來(lai)自(zi)布(bu)里斯托大學)在2006年的(de)(de)(de)《自(zi)然》上發(fa)表了(le)一(yi)篇(pian)文章說明了(le)這(zhe)個(ge)(ge)理論。他(ta)們代表倫敦大學自(zi)然環(huan)境研究委員會極地觀測(ce)與模擬(ni)中心進(jin)(jin)行(xing)(xing)這(zhe)項觀測(ce)。他(ta)們使(shi)(shi)用歐洲航天局的(de)(de)(de)ERS-2衛星，以雷達(da)對南極東部進(jin)(jin)行(xing)(xing)觀察(cha)，結果發(fa)現一(yi)些相(xiang)(xiang)隔數(shu)(shu)百公(gong)里的(de)(de)(de)場所，其表面高度變化是相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)，這(zhe)使(shi)(shi)他(ta)們相(xiang)(xiang)信該處有水(shui)(shui)的(de)(de)(de)運(yun)動(dong)存在。科學家相(xiang)(xiang)信在各(ge)河(he)(he)流(liu)間經常會發(fa)生水(shui)(shui)的(de)(de)(de)流(liu)動(dong)，相(xiang)(xiang)當于(yu)泰晤士河(he)(he)的(de)(de)(de)規模。在絕大多(duo)數(shu)(shu)時(shi)間這(zhe)個(ge)(ge)流(liu)量非(fei)常小，但因為冰(bing)層厚度的(de)(de)(de)變化進(jin)(jin)而使(shi)(shi)湖(hu)(hu)泊(bo)(bo)的(de)(de)(de)壓力改(gai)變。當一(yi)個(ge)(ge)湖(hu)(hu)泊(bo)(bo)的(de)(de)(de)壓力過大時(shi)便(bian)會發(fa)生洪水(shui)(shui)，迫使(shi)(shi)一(yi)個(ge)(ge)湖(hu)(hu)泊(bo)(bo)的(de)(de)(de)湖(hu)(hu)水(shui)(shui)沿著河(he)(he)道(dao)流(liu)向另一(yi)個(ge)(ge)湖(hu)(hu)泊(bo)(bo)。

2012年(nian)(nian)1月3日(ri)，《自然》雜(za)志(zhi)對2012年(nian)(nian)的重要(yao)科(ke)學發現及事(shi)件進(jin)(jin)行了展望，俄羅斯研究人(ren)員希望能(neng)夠完(wan)成(cheng)對南極(ji)洲冰(bing)原10到50米的冰(bing)層鉆探，從(cong)而可以接觸到沃斯托克湖進(jin)(jin)行科(ke)學研究。

2012年(nian)2月，經過長達(da)20年(nian)的(de)努力(li)，俄羅斯科學(xue)(xue)家(jia)最終鉆透近(jin)4000米的(de)南極(ji)冰(bing)層，抵達(da)已經被埋入冰(bing)層下2000萬年(nian)之久(jiu)的(de)沃斯托克湖。美(mei)國蒙(meng)大(da)拿州大(da)學(xue)(xue)生物學(xue)(xue)家(jia)、資(zi)深南極(ji)研(yan)究員約翰·普利(li)斯庫(ku)教授表示，他(ta)認為能夠在湖中(zhong)發現奇特生物。

2012年3月(yue)1日，俄(e)羅斯(si)南極科考(kao)人員在南極中山站舉行的學術交(jiao)流(liu)會(hui)后表(biao)示(shi)，俄(e)羅斯(si)已(yi)經(jing)取得沃斯(si)托克(ke)湖的部分(fen)水(shui)樣，將通過分(fen)析研究，進一步(bu)了(le)解該湖泊水(shui)質(zhi)、湖水(shui)中是否存在生命形態等。

分析

俄羅斯(si)的科學家(jia)進(jin)行(xing)沃斯(si)托克湖的鉆(zhan)探計劃，在2007年可以鉆(zhan)透3600米(mi)左右的冰層(ceng)，并取(qu)得湖水進(jin)行(xing)分析。

關于(yu)南(nan)(nan)極(ji)冰(bing)(bing)(bing)(bing)層(ceng)下冰(bing)(bing)(bing)(bing)川下湖(hu)泊(bo)(bo)的(de)存(cun)在(zai)是(shi)上個世紀70年代通(tong)過(guo)機(ji)載雷達(da)探通(tong)技術預測(ce)出的(de)，而較大(da)的(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing)川－－蘭(lan)伯特冰(bing)(bing)(bing)(bing)川下的(de)沃(wo)斯托克(ke)(ke)湖(hu)到(dao)1996年才(cai)發現。迄今(jin)，已經(jing)發現的(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing)川下湖(hu)泊(bo)(bo)不少(shao)于(yu)70個。這些(xie)湖(hu)泊(bo)(bo)在(zai)保護與大(da)氣層(ceng)隔絕數百萬年的(de)原始環境(jing)方面可(ke)能(neng)起著(zhu)獨(du)特的(de)作用。一(yi)(yi)項令人吃驚的(de)發現表明，沃(wo)斯托克(ke)(ke)湖(hu)冰(bing)(bing)(bing)(bing)芯含有(you)(you)由冰(bing)(bing)(bing)(bing)川下的(de)水冷卻而形成的(de)很多米長的(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing).世界溫度(du)較低(di)地(di)方,1983年7月21日，在(zai)南(nan)(nan)極(ji)洲(zhou)的(de)沃(wo)斯托克(ke)(ke)記錄下低(di)溫攝(she)氏零下89.2度(du)。那(nei)比正常室(shi)溫低(di)100度(du)！這個至少(shao)三千萬年歷史的(de)湖(hu)泊(bo)(bo)是(shi)太陽系其它星球的(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing)封海洋(yang)的(de)一(yi)(yi)個樣品，有(you)(you)科(ke)學家認為沃(wo)斯托克(ke)(ke)湖(hu)可(ke)能(neng)擁有(you)(you)一(yi)(yi)些(xie)從未(wei)發現過(guo)的(de)生(sheng)命形式，但科(ke)學界現時的(de)看法(fa)是(shi)﹐由于(yu)沃(wo)斯托克(ke)(ke)湖(hu)過(guo)于(yu)遠(yuan)離面層(ceng)影響﹐除了最原始的(de)微(wei)生(sheng)物之外(wai)﹐不可(ke)能(neng)有(you)(you)其它東西。