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地理環境

沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯托克(ke)湖(hu)位在南極洲(zhou)的(de)(de)(de)(de)東部，長約(yue)為(wei)250公(gong)里，寬約(yue)為(wei)50公(gong)里(在最長的(de)(de)(de)(de)點上(shang))，大(da)約(yue)和五大(da)湖(hu)中安大(da)略湖(hu)的(de)(de)(de)(de)大(da)小相等。沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯托克(ke)湖(hu)被一個(ge)山(shan)脊(ji)分成兩個(ge)主要的(de)(de)(de)(de)盆地(di)構造(zao)，該(gai)山(shan)脊(ji)的(de)(de)(de)(de)深(shen)度約(yue)為(wei)200米。而兩個(ge)盆地(di)中，北方(fang)的(de)(de)(de)(de)盆地(di)約(yue)深(shen)400米，南方(fang)的(de)(de)(de)(de)盆地(di)約(yue)深(shen)800米。因(yin)為(wei)被沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯托克(ke)湖(hu)分為(wei)兩個(ge)盆地(di)構造(zao)，所以科學家們認為(wei)，這兩個(ge)獨(du)立生(sheng)態系的(de)(de)(de)(de)化學、生(sheng)物因(yin)子應該(gai)都不太相同。沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯托克(ke)湖(hu)面積15,690平方(fang)公(gong)里。估計的(de)(de)(de)(de)湖(hu)水(shui)體積約(yue)為(wei)5400立方(fang)公(gong)里，且皆為(wei)未凍(dong)結的(de)(de)(de)(de)淡(dan)水(shui)。2005年(nian)5月，科學家在湖(hu)的(de)(de)(de)(de)中央發現了一座(zuo)島嶼。

存在原因

沃斯托克(ke)湖的平均水溫為(wei)-3℃。使(shi)水在其凝固點以下還能(neng)以液態存在的原(yuan)因，認為(wei)是三種因素共同作用(yong)造成：

1、來自地(di)心的熱力使湖底的溫度上升，進而使水維持液態

2、厚重冰層造(zao)成(cheng)的巨大壓力使水(shui)的凝固點下降(jiang)

3、厚(hou)實的冰層(ceng)使湖水與南極地表寒冷的空氣隔離

地球上沒(mei)有(you)任何(he)地方有(you)濃(nong)度(du)(du)如此之高的(de)氧氣(qi)。任何(he)在此生活(huo)的(de)生物(wu)必須(xu)要有(you)應付高氧氣(qi)濃(nong)度(du)(du)的(de)能力。它們必須(xu)演化出特殊的(de)構造(zao)，像是特殊的(de)酵素，確(que)保(bao)它們不被高濃(nong)度(du)(du)氧氣(qi)影響。

沃(wo)斯托(tuo)克湖的(de)環境與木星的(de)其中(zhong)一個(ge)衛(wei)星，木衛(wei)二(er)非(fei)常相似。假若(ruo)能(neng)在沃(wo)斯托(tuo)克湖中(zhong)發(fa)現生物(wu)的(de)存(cun)(cun)在，或許能(neng)夠為“木衛(wei)二(er)冰層下的(de)海洋中(zhong)是否存(cun)(cun)在生命”的(de)爭論提供有力的(de)證據。

生態環境

沃(wo)斯托(tuo)克湖(hu)是一(yi)個(ge)貧養(yang)的(de)(缺(que)少養(yang)分(fen)的(de))極端(duan)環境(jing)。湖(hu)水(shui)為氧氣(qi)的(de)過飽和溶液，濃(nong)度約(yue)為一(yi)般淡(dan)水(shui)湖(hu)泊(bo)的(de)50倍。造(zao)成(cheng)(cheng)這個(ge)現(xian)象的(de)原因極有可(ke)能是沃(wo)斯托(tuo)克湖(hu)上(shang)方(fang)的(de)沉重冰冠造(zao)成(cheng)(cheng)的(de)壓力。氧氣(qi)及其他氣(qi)體(ti)(ti)不只溶解(jie)在水(shui)中，還形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)晶籠(long)(long)(clathrate)。晶籠(long)(long)是指溶于(yu)水(shui)中的(de)氣(qi)體(ti)(ti)分(fen)子，在水(shui)結冰時(shi)(shi)，被(bei)二十(shi)(shi)幾個(ge)水(shui)分(fen)子所圍(wei)成(cheng)(cheng)之(zhi)正十(shi)(shi)二面體(ti)(ti)關起(qi)來(lai)(lai)的(de)晶體(ti)(ti)結構。晶籠(long)(long)結構的(de)外表看(kan)起(qi)來(lai)(lai)就像(xiang)是冰塊(kuai)一(yi)般。這種晶籠(long)(long)只在高(gao)壓環境(jing)，例如(ru)沃(wo)斯托(tuo)克湖(hu)或深海形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)，在一(yi)般壓力下是不穩定的(de)。因為這樣(yang)，當(dang)水(shui)從沃(wo)斯托(tuo)克湖(hu)被(bei)釋(shi)放出來(lai)(lai)時(shi)(shi)，可(ke)能會像(xiang)搖過的(de)汽水(shui)一(yi)樣(yang)噴出。

發現研究

1960年，俄國(guo)地理學家(jia)安德里．卡(ka)皮查飛(fei)越沃(wo)斯托克地區上空，發現(xian)冰原上有一個巨大的平坦地區。他認(ren)為冰川下有一個湖。但這個看法在當(dang)時沒有引起(qi)人們的重視。

在1996年(nian)，俄羅(luo)斯(si)和英(ying)國(guo)的(de)(de)(de)科學(xue)(xue)家借由許多資(zi)料(liao)的(de)(de)(de)分析，發現了這個湖(hu)的(de)(de)(de)存在。這些(xie)資(zi)料(liao)包(bao)括了透冰雷達、鐳射高度(du)計(ji)及(ji)重力測量(liang)儀。科學(xue)(xue)家已證實，沃(wo)斯(si)托(tuo)克湖(hu)擁有(you)(you)大量(liang)的(de)(de)(de)液態水(shui)，盡管這些(xie)水(shui)被封存在厚實的(de)(de)(de)冰冠之下。因(yin)此沃(wo)斯(si)托(tuo)克湖(hu)有(you)(you)可能是(shi)地球(qiu)上(shang)水(shui)量(liang)變動(dong)最(zui)小的(de)(de)(de)湖(hu)泊(bo)。它所(suo)擁有(you)(you)的(de)(de)(de)水(shui)非(fei)常(chang)古(gu)老，大約在一百萬年(nian)前(qian)形成。

核心

在(zai)(zai)沃斯托克(ke)研究站的研究者們，在(zai)(zai)1998年挖出了世(shi)界上最長的冰(bing)核(he)(即(ji)冰(bing)的核(he)心，其中的氣泡能夠(gou)紀錄過去此地區的大(da)氣組成(cheng))。俄(e)國及美國的研究團隊鉆(zhan)入(ru)3623米深(shen)。檢驗發現，冰(bing)核(he)最底部約有420,000年的歷史。這表(biao)示沃斯托克(ke)湖(hu)至少(shao)五十萬年前(qian)就已經(jing)被(bei)(bei)封(feng)(feng)在(zai)(zai)冰(bing)層之下了。為避(bi)免(mian)可能的污染，鉆(zhan)探作業在(zai)(zai)距離湖(hu)120米處(chu)停止，且鉆(zhan)探的孔也被(bei)(bei)封(feng)(feng)住。

在這(zhe)個冰核中，尤其是(shi)核心(xin)底部(bu)凍結的湖水，找到了微生物(wu)活動的證據。這(zhe)使科(ke)學家認為沃(wo)斯托(tuo)克湖這(zhe)類的環境(jing)仍能(neng)有生命存在。沃(wo)斯托(tuo)克湖是(shi)個非(fei)常獨(du)特的棲(qi)(qi)息(xi)地，棲(qi)(qi)息(xi)在此的可能(neng)包括古菌(jun)及五十萬年前演(yan)化出的微生物(wu)。

在2005年，一個(ge)由德(de)國、日本(ben)及俄羅斯科學家組成的(de)(de)研究(jiu)小組發現(xian)，沃(wo)斯托克湖(hu)有(you)(you)潮汐現(xian)象。隨著太陽及月亮相對位(wei)置的(de)(de)改變，湖(hu)水(shui)表面(mian)有(you)(you)1-2厘米的(de)(de)升降。這些研究(jiu)者推測，湖(hu)水(shui)表面(mian)的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)就像幫浦一樣，使整個(ge)湖(hu)泊的(de)(de)水(shui)循環運(yun)(yun)動(dong)。倘若湖(hu)中有(you)(you)微生物存(cun)(cun)在，這對它們(men)的(de)(de)生存(cun)(cun)有(you)(you)相當(dang)大的(de)(de)幫助，因為湖(hu)中的(de)(de)物質可借由這種(zhong)運(yun)(yun)動(dong)循環。

2006年1月，由美(mei)國哥倫比亞大學科(ke)學家(jia)羅賓·貝(bei)爾(er)領導的(de)研究(jiu)小組，利用最(zui)新的(de)衛星影像、測(ce)高與透冰(bing)雷達資(zi)料(liao)，首次估算出它們的(de)大小及深度(du)，結果發表在(zai)2月份的(de)《地球物理研究(jiu)通訊》上(shang)。這(zhe)兩(liang)個(ge)(ge)湖被(bei)命名(ming)為(wei)90°E湖及蘇維(wei)埃(ai)湖(Lake Sovetskaya)。這(zhe)兩(liang)個(ge)(ge)湖被(bei)埋在(zai)約4000米厚的(de)冰(bing)層下，90°E湖面積約為(wei)2000平方(fang)公(gong)里，面積略等(deng)于臺(tai)北縣；蘇維(wei)埃(ai)湖略小、約1600平方(fang)公(gong)里。

科(ke)學(xue)家(jia)認為，南極的(de)(de)(de)各(ge)個(ge)(ge)(ge)地下水體可能由活水河(he)流網(wang)連接在(zai)(zai)一起(qi)。冰(bing)河(he)學(xue)家(jia)鄧肯·溫納姆(mu)(Duncan Wingham，來(lai)自(zi)(zi)倫敦大(da)學(xue)學(xue)院)及馬丁·斯格特(te)(Martin Siegert，來(lai)自(zi)(zi)布里斯托(tuo)大(da)學(xue))在(zai)(zai)2006年的(de)(de)(de)《自(zi)(zi)然(ran)(ran)》上(shang)發表了一篇文章說明(ming)了這(zhe)個(ge)(ge)(ge)理論。他們代表倫敦大(da)學(xue)自(zi)(zi)然(ran)(ran)環(huan)境研究委員會(hui)極地觀(guan)測與模擬(ni)中心進行這(zhe)項觀(guan)測。他們使(shi)用(yong)歐洲航(hang)天局的(de)(de)(de)ERS-2衛星，以(yi)雷達對南極東部(bu)進行觀(guan)察，結(jie)果(guo)發現一些相隔數(shu)百(bai)公(gong)里的(de)(de)(de)場所，其表面高度(du)變化是相同(tong)的(de)(de)(de)，這(zhe)使(shi)他們相信該處(chu)有(you)水的(de)(de)(de)運(yun)動(dong)存在(zai)(zai)。科(ke)學(xue)家(jia)相信在(zai)(zai)各(ge)河(he)流間(jian)經常(chang)會(hui)發生(sheng)水的(de)(de)(de)流動(dong)，相當于泰晤士河(he)的(de)(de)(de)規(gui)模。在(zai)(zai)絕大(da)多數(shu)時(shi)間(jian)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)流量非常(chang)小，但因為冰(bing)層厚度(du)的(de)(de)(de)變化進而使(shi)湖(hu)(hu)(hu)泊的(de)(de)(de)壓力改變。當一個(ge)(ge)(ge)湖(hu)(hu)(hu)泊的(de)(de)(de)壓力過大(da)時(shi)便會(hui)發生(sheng)洪水，迫使(shi)一個(ge)(ge)(ge)湖(hu)(hu)(hu)泊的(de)(de)(de)湖(hu)(hu)(hu)水沿著河(he)道流向另一個(ge)(ge)(ge)湖(hu)(hu)(hu)泊。

2012年1月(yue)3日(ri)，《自然》雜志對2012年的重(zhong)要(yao)科(ke)學(xue)發現及事件進行(xing)了展望(wang)，俄羅斯研究人員(yuan)希(xi)望(wang)能(neng)夠完成對南極洲冰(bing)原10到50米的冰(bing)層(ceng)鉆探，從而(er)可以接觸到沃(wo)斯托克湖(hu)進行(xing)科(ke)學(xue)研究。

2012年(nian)2月，經過長達20年(nian)的努(nu)力，俄羅斯(si)科(ke)學(xue)家(jia)最終(zhong)鉆透(tou)近4000米的南極冰層，抵達已經被埋入冰層下(xia)2000萬年(nian)之(zhi)久的沃(wo)斯(si)托克湖。美國蒙大拿(na)州大學(xue)生(sheng)物學(xue)家(jia)、資深南極研究(jiu)員約翰·普利(li)斯(si)庫教(jiao)授表示，他認為能夠在湖中(zhong)發(fa)現奇特生(sheng)物。

2012年(nian)3月1日，俄羅斯南極(ji)科考(kao)人(ren)員在南極(ji)中山(shan)站舉行的學術(shu)交流(liu)會后(hou)表示，俄羅斯已(yi)經取(qu)得(de)沃(wo)斯托(tuo)克湖(hu)的部分水樣(yang)，將通過(guo)分析研究，進(jin)一步了解該湖(hu)泊水質(zhi)、湖(hu)水中是(shi)否存在生命形態(tai)等。

分析

俄(e)羅斯的(de)科學家進(jin)行沃(wo)斯托克(ke)湖的(de)鉆探計劃(hua)，在(zai)2007年(nian)可以鉆透3600米左右的(de)冰(bing)層(ceng)，并取得湖水進(jin)行分析。

關于(yu)南極(ji)冰(bing)(bing)(bing)(bing)層(ceng)下(xia)(xia)(xia)冰(bing)(bing)(bing)(bing)川下(xia)(xia)(xia)湖(hu)泊(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)存在是(shi)上個(ge)世紀70年代(dai)通(tong)過機(ji)載雷達探通(tong)技術(shu)預測出的(de)(de)(de)(de)，而較大(da)的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing)川－－蘭伯特(te)冰(bing)(bing)(bing)(bing)川下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)沃(wo)(wo)斯(si)(si)托克湖(hu)到1996年才(cai)發現(xian)。迄今，已經發現(xian)的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing)川下(xia)(xia)(xia)湖(hu)泊(bo)(bo)不(bu)少(shao)于(yu)70個(ge)。這些湖(hu)泊(bo)(bo)在保護(hu)與(yu)大(da)氣層(ceng)隔絕數(shu)百萬(wan)年的(de)(de)(de)(de)原始環境方面(mian)可(ke)能(neng)起著獨(du)特(te)的(de)(de)(de)(de)作用。一項令人吃(chi)驚的(de)(de)(de)(de)發現(xian)表明，沃(wo)(wo)斯(si)(si)托克湖(hu)冰(bing)(bing)(bing)(bing)芯含有由冰(bing)(bing)(bing)(bing)川下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)水冷卻而形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)很多(duo)米長的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing).世界(jie)溫(wen)度(du)較低地(di)方,1983年7月21日，在南極(ji)洲的(de)(de)(de)(de)沃(wo)(wo)斯(si)(si)托克記錄下(xia)(xia)(xia)低溫(wen)攝氏零下(xia)(xia)(xia)89.2度(du)。那比正常室溫(wen)低100度(du)！這個(ge)至少(shao)三千萬(wan)年歷史的(de)(de)(de)(de)湖(hu)泊(bo)(bo)是(shi)太陽系其它星(xing)球的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)(bing)(bing)封海(hai)洋的(de)(de)(de)(de)一個(ge)樣品(pin)，有科(ke)學家(jia)認(ren)為(wei)沃(wo)(wo)斯(si)(si)托克湖(hu)可(ke)能(neng)擁有一些從未(wei)發現(xian)過的(de)(de)(de)(de)生命(ming)形(xing)式，但科(ke)學界(jie)現(xian)時(shi)的(de)(de)(de)(de)看法是(shi)﹐由于(yu)沃(wo)(wo)斯(si)(si)托克湖(hu)過于(yu)遠(yuan)離(li)面(mian)層(ceng)影響﹐除了最原始的(de)(de)(de)(de)微生物之外﹐不(bu)可(ke)能(neng)有其它東西。