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地理環境

沃斯(si)托(tuo)克湖位在(zai)(zai)南極洲的(de)(de)(de)(de)東部，長約(yue)(yue)(yue)(yue)為(wei)250公(gong)里(li)，寬約(yue)(yue)(yue)(yue)為(wei)50公(gong)里(li)(在(zai)(zai)最長的(de)(de)(de)(de)點上(shang))，大(da)約(yue)(yue)(yue)(yue)和五大(da)湖中(zhong)安(an)大(da)略湖的(de)(de)(de)(de)大(da)小相(xiang)等(deng)。沃斯(si)托(tuo)克湖被(bei)一(yi)個(ge)山脊(ji)分(fen)成(cheng)兩個(ge)主要的(de)(de)(de)(de)盆(pen)(pen)地(di)構造，該山脊(ji)的(de)(de)(de)(de)深度約(yue)(yue)(yue)(yue)為(wei)200米(mi)(mi)。而兩個(ge)盆(pen)(pen)地(di)中(zhong)，北方的(de)(de)(de)(de)盆(pen)(pen)地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)深400米(mi)(mi)，南方的(de)(de)(de)(de)盆(pen)(pen)地(di)約(yue)(yue)(yue)(yue)深800米(mi)(mi)。因(yin)為(wei)被(bei)沃斯(si)托(tuo)克湖分(fen)為(wei)兩個(ge)盆(pen)(pen)地(di)構造，所以科(ke)學(xue)家(jia)們(men)認為(wei)，這兩個(ge)獨立(li)生(sheng)態系的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)、生(sheng)物(wu)因(yin)子應該都不太相(xiang)同(tong)。沃斯(si)托(tuo)克湖面積(ji)15,690平方公(gong)里(li)。估計(ji)的(de)(de)(de)(de)湖水體積(ji)約(yue)(yue)(yue)(yue)為(wei)5400立(li)方公(gong)里(li)，且皆為(wei)未凍(dong)結的(de)(de)(de)(de)淡水。2005年5月，科(ke)學(xue)家(jia)在(zai)(zai)湖的(de)(de)(de)(de)中(zhong)央發現(xian)了一(yi)座(zuo)島嶼。

存在原因

沃斯托克(ke)湖的平均水溫(wen)為-3℃。使水在其凝固點以下還能以液態存在的原因，認為是三種因素(su)共同(tong)作用造成：

1、來(lai)自地(di)心(xin)的熱力使湖底的溫度上升(sheng)，進而使水維持液態(tai)

2、厚重冰層造(zao)成的巨(ju)大壓力使(shi)水的凝固點下降

3、厚實的冰層使(shi)湖(hu)水與南極地表寒冷的空氣隔離

地(di)球上沒有(you)任何(he)地(di)方(fang)有(you)濃度(du)如此之高(gao)的(de)(de)(de)氧氣。任何(he)在此生活(huo)的(de)(de)(de)生物必須要有(you)應付高(gao)氧氣濃度(du)的(de)(de)(de)能力。它們必須演化出特殊的(de)(de)(de)構(gou)造(zao)，像是特殊的(de)(de)(de)酵(jiao)素，確保它們不被高(gao)濃度(du)氧氣影(ying)響。

沃斯托(tuo)克(ke)(ke)湖的(de)(de)(de)環境(jing)與木星的(de)(de)(de)其中一個衛(wei)(wei)星，木衛(wei)(wei)二非(fei)常相似。假(jia)若能在沃斯托(tuo)克(ke)(ke)湖中發現(xian)生物(wu)的(de)(de)(de)存在，或許能夠為(wei)“木衛(wei)(wei)二冰(bing)層下的(de)(de)(de)海洋中是否存在生命”的(de)(de)(de)爭論提(ti)供有(you)力(li)的(de)(de)(de)證據。

生態環境

沃斯托克湖(hu)(hu)是一個貧養(yang)的(de)(de)(de)(缺少(shao)養(yang)分的(de)(de)(de))極(ji)(ji)端環境。湖(hu)(hu)水(shui)為氧氣(qi)的(de)(de)(de)過飽(bao)和溶液，濃(nong)度約為一般(ban)淡水(shui)湖(hu)(hu)泊的(de)(de)(de)50倍。造成(cheng)這個現象的(de)(de)(de)原(yuan)因極(ji)(ji)有(you)可能是沃斯托克湖(hu)(hu)上方的(de)(de)(de)沉重冰冠造成(cheng)的(de)(de)(de)壓力。氧氣(qi)及其他氣(qi)體(ti)不(bu)只(zhi)溶解在(zai)水(shui)中(zhong)，還形成(cheng)晶(jing)籠(clathrate)。晶(jing)籠是指(zhi)溶于(yu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)分子，在(zai)水(shui)結冰時(shi)，被二十(shi)幾個水(shui)分子所圍成(cheng)之(zhi)正十(shi)二面體(ti)關起來的(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)結構(gou)。晶(jing)籠結構(gou)的(de)(de)(de)外表看起來就像是冰塊一般(ban)。這種晶(jing)籠只(zhi)在(zai)高壓環境，例如沃斯托克湖(hu)(hu)或深(shen)海形成(cheng)，在(zai)一般(ban)壓力下(xia)是不(bu)穩定(ding)的(de)(de)(de)。因為這樣(yang)(yang)，當水(shui)從沃斯托克湖(hu)(hu)被釋放出來時(shi)，可能會像搖過的(de)(de)(de)汽水(shui)一樣(yang)(yang)噴(pen)出。

發現研究

1960年，俄國地理學家安(an)德(de)里．卡皮查飛越沃斯(si)托克地區(qu)上空，發現冰原上有一個巨大的平坦地區(qu)。他認(ren)為(wei)冰川下(xia)有一個湖。但這個看(kan)法在當(dang)時沒有引起人們的重視(shi)。

在(zai)(zai)1996年，俄羅斯(si)和英(ying)國的(de)(de)(de)科學(xue)(xue)家借由許多資料的(de)(de)(de)分析，發現了這(zhe)個(ge)湖的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。這(zhe)些(xie)資料包括了透冰(bing)(bing)雷達、鐳射高度(du)計及重力(li)測量(liang)儀。科學(xue)(xue)家已證實，沃斯(si)托(tuo)克(ke)湖擁(yong)有(you)大(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)液態(tai)水(shui)(shui)，盡管(guan)這(zhe)些(xie)水(shui)(shui)被封存在(zai)(zai)厚實的(de)(de)(de)冰(bing)(bing)冠之下。因此(ci)沃斯(si)托(tuo)克(ke)湖有(you)可能是(shi)地(di)球上水(shui)(shui)量(liang)變(bian)動最小的(de)(de)(de)湖泊。它(ta)所擁(yong)有(you)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)非常古老，大(da)(da)約在(zai)(zai)一百萬年前形成。

核心

在沃(wo)斯(si)托克研(yan)究站的(de)研(yan)究者們，在1998年(nian)挖出(chu)了(le)(le)世(shi)界上最(zui)長(chang)的(de)冰(bing)(bing)核(即冰(bing)(bing)的(de)核心，其中的(de)氣泡能夠紀錄(lu)過去此地區的(de)大氣組成)。俄國及(ji)美國的(de)研(yan)究團隊(dui)鉆入3623米深。檢(jian)驗(yan)發現，冰(bing)(bing)核最(zui)底部約(yue)有420,000年(nian)的(de)歷(li)史。這(zhe)表(biao)示沃(wo)斯(si)托克湖至少五十萬年(nian)前就已經被(bei)封在冰(bing)(bing)層之下了(le)(le)。為(wei)避免可能的(de)污染(ran)，鉆探(tan)作業在距(ju)離湖120米處停止，且鉆探(tan)的(de)孔也被(bei)封住。

在(zai)這(zhe)個(ge)冰(bing)核(he)中，尤(you)其是(shi)核(he)心(xin)底部凍結的(de)湖(hu)水，找到了微(wei)生物(wu)活(huo)動的(de)證據(ju)。這(zhe)使科學家認為沃斯(si)托克湖(hu)這(zhe)類的(de)環境(jing)仍能有生命存在(zai)。沃斯(si)托克湖(hu)是(shi)個(ge)非常獨特的(de)棲息地，棲息在(zai)此(ci)的(de)可能包括古(gu)菌及(ji)五十萬(wan)年前演化出的(de)微(wei)生物(wu)。

在(zai)(zai)2005年，一個(ge)由(you)德國、日本及(ji)俄(e)羅斯科學家組(zu)成(cheng)的(de)研(yan)究小(xiao)組(zu)發現，沃斯托克湖(hu)有(you)潮(chao)汐(xi)現象(xiang)。隨著太(tai)陽及(ji)月亮相對位(wei)置的(de)改變，湖(hu)水(shui)表面有(you)1-2厘米的(de)升降。這些研(yan)究者推測(ce)，湖(hu)水(shui)表面的(de)運(yun)(yun)動就像幫浦一樣，使(shi)整個(ge)湖(hu)泊的(de)水(shui)循(xun)環(huan)運(yun)(yun)動。倘(tang)若湖(hu)中(zhong)有(you)微生物存在(zai)(zai)，這對它們的(de)生存有(you)相當(dang)大的(de)幫助，因為湖(hu)中(zhong)的(de)物質可借由(you)這種運(yun)(yun)動循(xun)環(huan)。

2006年1月，由美國哥倫比亞大(da)學(xue)科學(xue)家羅賓·貝爾領導的(de)(de)研究(jiu)小(xiao)(xiao)組，利(li)用最新(xin)的(de)(de)衛星(xing)影像、測高與透冰雷達資料(liao)，首次估算出它(ta)們的(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)及深度，結果發表在2月份的(de)(de)《地球物(wu)理(li)研究(jiu)通訊》上(shang)。這兩個湖(hu)(hu)(hu)被(bei)命名(ming)為(wei)90°E湖(hu)(hu)(hu)及蘇(su)維埃湖(hu)(hu)(hu)(Lake Sovetskaya)。這兩個湖(hu)(hu)(hu)被(bei)埋在約(yue)(yue)4000米厚(hou)的(de)(de)冰層下，90°E湖(hu)(hu)(hu)面積約(yue)(yue)為(wei)2000平(ping)方公(gong)里，面積略(lve)(lve)等于(yu)臺(tai)北縣(xian)；蘇(su)維埃湖(hu)(hu)(hu)略(lve)(lve)小(xiao)(xiao)、約(yue)(yue)1600平(ping)方公(gong)里。

科學(xue)家(jia)認為(wei)，南極(ji)的(de)各個(ge)(ge)地(di)(di)下水(shui)(shui)(shui)體可能(neng)由活水(shui)(shui)(shui)河流(liu)網(wang)連接在一起。冰河學(xue)家(jia)鄧肯·溫納(na)姆(Duncan Wingham，來自倫敦大(da)(da)學(xue)學(xue)院(yuan))及(ji)馬丁·斯格特(te)(Martin Siegert，來自布里斯托大(da)(da)學(xue))在2006年的(de)《自然》上發表(biao)了一篇文章說明了這(zhe)個(ge)(ge)理論。他(ta)們代表(biao)倫敦大(da)(da)學(xue)自然環(huan)境研究委(wei)員會(hui)(hui)極(ji)地(di)(di)觀測與模(mo)擬中心進行(xing)這(zhe)項觀測。他(ta)們使用歐洲航天(tian)局的(de)ERS-2衛(wei)星(xing)，以雷達(da)對南極(ji)東部(bu)進行(xing)觀察(cha)，結果發現一些(xie)相(xiang)隔數百(bai)公里的(de)場所(suo)，其表(biao)面(mian)高度變(bian)化(hua)是相(xiang)同的(de)，這(zhe)使他(ta)們相(xiang)信該處(chu)有水(shui)(shui)(shui)的(de)運動存在。科學(xue)家(jia)相(xiang)信在各河流(liu)間經常會(hui)(hui)發生水(shui)(shui)(shui)的(de)流(liu)動，相(xiang)當于泰晤士(shi)河的(de)規(gui)模(mo)。在絕大(da)(da)多數時間這(zhe)個(ge)(ge)流(liu)量(liang)非常小，但因為(wei)冰層厚度的(de)變(bian)化(hua)進而使湖(hu)泊(bo)的(de)壓(ya)力(li)改(gai)變(bian)。當一個(ge)(ge)湖(hu)泊(bo)的(de)壓(ya)力(li)過大(da)(da)時便會(hui)(hui)發生洪水(shui)(shui)(shui)，迫使一個(ge)(ge)湖(hu)泊(bo)的(de)湖(hu)水(shui)(shui)(shui)沿著河道流(liu)向另一個(ge)(ge)湖(hu)泊(bo)。

2012年(nian)1月(yue)3日，《自然》雜(za)志對2012年(nian)的(de)重(zhong)要科學發現及事(shi)件進(jin)(jin)行了(le)展望，俄羅斯(si)研(yan)究人員希望能夠完成對南極洲冰(bing)原10到(dao)50米的(de)冰(bing)層鉆探，從(cong)而可以接觸到(dao)沃斯(si)托克湖(hu)進(jin)(jin)行科學研(yan)究。

2012年(nian)2月，經(jing)過長(chang)達20年(nian)的努力(li)，俄羅斯(si)科學家(jia)最終(zhong)鉆透近4000米的南極冰層，抵達已經(jing)被(bei)埋入冰層下2000萬年(nian)之(zhi)久的沃斯(si)托克(ke)湖。美國蒙大拿州(zhou)大學生物學家(jia)、資(zi)深(shen)南極研究(jiu)員約(yue)翰·普利(li)斯(si)庫教授表示，他認為(wei)能夠(gou)在湖中(zhong)發現奇特生物。

2012年(nian)3月1日，俄羅(luo)斯南(nan)極(ji)科考(kao)人員在南(nan)極(ji)中(zhong)山站舉(ju)行的學術交流會后表示，俄羅(luo)斯已(yi)經取(qu)得沃斯托克湖的部分水(shui)樣，將通過分析研究(jiu)，進一(yi)步了解該(gai)湖泊水(shui)質、湖水(shui)中(zhong)是否存在生命形態等。

分析

俄羅斯的(de)科學家進行沃斯托克湖的(de)鉆探計劃，在2007年可以(yi)鉆透3600米左右的(de)冰(bing)層，并取得(de)湖水進行分析。

關于南(nan)極冰(bing)層(ceng)下(xia)冰(bing)川(chuan)(chuan)下(xia)湖(hu)泊的(de)(de)存在(zai)(zai)是上個世紀70年(nian)代通(tong)過(guo)機(ji)載雷達探通(tong)技術預測出的(de)(de)，而較大(da)的(de)(de)冰(bing)川(chuan)(chuan)－－蘭伯特冰(bing)川(chuan)(chuan)下(xia)的(de)(de)沃(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)到(dao)1996年(nian)才(cai)發(fa)現(xian)。迄今，已經發(fa)現(xian)的(de)(de)冰(bing)川(chuan)(chuan)下(xia)湖(hu)泊不(bu)少(shao)于70個。這些(xie)湖(hu)泊在(zai)(zai)保護(hu)與大(da)氣層(ceng)隔(ge)絕數百萬年(nian)的(de)(de)原始(shi)環境方(fang)面可能(neng)起(qi)著獨特的(de)(de)作用。一(yi)項令人吃驚的(de)(de)發(fa)現(xian)表明，沃(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)冰(bing)芯含有由冰(bing)川(chuan)(chuan)下(xia)的(de)(de)水(shui)冷(leng)卻而形成的(de)(de)很多(duo)米長的(de)(de)冰(bing).世界溫(wen)度(du)較低地方(fang),1983年(nian)7月21日(ri)，在(zai)(zai)南(nan)極洲的(de)(de)沃(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)記錄下(xia)低溫(wen)攝氏零下(xia)89.2度(du)。那比正常室溫(wen)低100度(du)！這個至(zhi)少(shao)三千萬年(nian)歷史的(de)(de)湖(hu)泊是太陽系其它(ta)星球的(de)(de)冰(bing)封海洋(yang)的(de)(de)一(yi)個樣品(pin)，有科學家認為(wei)沃(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)可能(neng)擁有一(yi)些(xie)從未發(fa)現(xian)過(guo)的(de)(de)生命形式，但科學界現(xian)時的(de)(de)看法是﹐由于沃(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)過(guo)于遠離面層(ceng)影響(xiang)﹐除了最原始(shi)的(de)(de)微(wei)生物之外﹐不(bu)可能(neng)有其它(ta)東西。