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地理環境

沃(wo)斯(si)托克(ke)湖(hu)位在南(nan)極(ji)洲(zhou)的(de)(de)東部(bu)，長(chang)(chang)約(yue)(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)250公(gong)里(li)(li)，寬(kuan)約(yue)(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)50公(gong)里(li)(li)(在最長(chang)(chang)的(de)(de)點上)，大(da)約(yue)(yue)和五(wu)大(da)湖(hu)中(zhong)安大(da)略湖(hu)的(de)(de)大(da)小相等。沃(wo)斯(si)托克(ke)湖(hu)被(bei)一(yi)個山(shan)(shan)脊(ji)分成兩個主(zhu)要的(de)(de)盆(pen)地(di)構造，該山(shan)(shan)脊(ji)的(de)(de)深(shen)度約(yue)(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)200米(mi)。而兩個盆(pen)地(di)中(zhong)，北方(fang)(fang)的(de)(de)盆(pen)地(di)約(yue)(yue)深(shen)400米(mi)，南(nan)方(fang)(fang)的(de)(de)盆(pen)地(di)約(yue)(yue)深(shen)800米(mi)。因為(wei)(wei)(wei)(wei)被(bei)沃(wo)斯(si)托克(ke)湖(hu)分為(wei)(wei)(wei)(wei)兩個盆(pen)地(di)構造，所以科學(xue)家們(men)認為(wei)(wei)(wei)(wei)，這(zhe)兩個獨(du)立生(sheng)態系的(de)(de)化學(xue)、生(sheng)物因子應(ying)該都不太相同(tong)。沃(wo)斯(si)托克(ke)湖(hu)面積(ji)15,690平方(fang)(fang)公(gong)里(li)(li)。估(gu)計的(de)(de)湖(hu)水體積(ji)約(yue)(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)5400立方(fang)(fang)公(gong)里(li)(li)，且(qie)皆為(wei)(wei)(wei)(wei)未凍(dong)結的(de)(de)淡水。2005年5月，科學(xue)家在湖(hu)的(de)(de)中(zhong)央發(fa)現了一(yi)座(zuo)島嶼。

存在原因

沃(wo)斯托克湖的(de)平均水(shui)溫為-3℃。使水(shui)在其(qi)凝(ning)固點以(yi)下還能以(yi)液(ye)態存在的(de)原因(yin)，認為是三種因(yin)素(su)共同作用(yong)造成：

1、來自地心的熱力使(shi)湖底的溫度上升，進而(er)使(shi)水維持液態

2、厚重冰層(ceng)造(zao)成的巨(ju)大壓力使水的凝固點下(xia)降

3、厚實(shi)的冰層使(shi)湖水與南極地表(biao)寒冷的空(kong)氣隔離

地(di)球(qiu)上沒有任(ren)何地(di)方有濃(nong)度(du)如此之高(gao)的(de)氧氣。任(ren)何在此生活的(de)生物必須要有應(ying)付高(gao)氧氣濃(nong)度(du)的(de)能力。它們必須演化出特殊的(de)構(gou)造，像是特殊的(de)酵素(su)，確保它們不被高(gao)濃(nong)度(du)氧氣影響。

沃(wo)斯托克湖的(de)(de)環境(jing)與木星的(de)(de)其中一個衛星，木衛二非常(chang)相似。假(jia)若能在(zai)(zai)沃(wo)斯托克湖中發現生物的(de)(de)存在(zai)(zai)，或許能夠為(wei)“木衛二冰層下(xia)的(de)(de)海(hai)洋中是否存在(zai)(zai)生命(ming)”的(de)(de)爭論提(ti)供(gong)有力的(de)(de)證(zheng)據(ju)。

生態環境

沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克湖(hu)(hu)是一(yi)個貧養(yang)的(de)(de)(缺少養(yang)分的(de)(de))極端環境。湖(hu)(hu)水(shui)(shui)為(wei)氧氣(qi)的(de)(de)過飽(bao)和(he)溶(rong)液，濃度約為(wei)一(yi)般(ban)淡水(shui)(shui)湖(hu)(hu)泊的(de)(de)50倍。造成(cheng)(cheng)這(zhe)(zhe)個現象(xiang)的(de)(de)原(yuan)因極有可(ke)能(neng)是沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克湖(hu)(hu)上方的(de)(de)沉重(zhong)冰(bing)冠造成(cheng)(cheng)的(de)(de)壓力(li)。氧氣(qi)及其他(ta)氣(qi)體(ti)不(bu)只溶(rong)解在(zai)水(shui)(shui)中(zhong)，還形成(cheng)(cheng)晶(jing)(jing)籠(clathrate)。晶(jing)(jing)籠是指溶(rong)于(yu)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)氣(qi)體(ti)分子，在(zai)水(shui)(shui)結冰(bing)時，被二十(shi)幾個水(shui)(shui)分子所圍成(cheng)(cheng)之正十(shi)二面(mian)體(ti)關起來的(de)(de)晶(jing)(jing)體(ti)結構(gou)。晶(jing)(jing)籠結構(gou)的(de)(de)外(wai)表看起來就(jiu)像是冰(bing)塊(kuai)一(yi)般(ban)。這(zhe)(zhe)種晶(jing)(jing)籠只在(zai)高壓環境，例(li)如(ru)沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克湖(hu)(hu)或深海形成(cheng)(cheng)，在(zai)一(yi)般(ban)壓力(li)下是不(bu)穩(wen)定的(de)(de)。因為(wei)這(zhe)(zhe)樣(yang)，當水(shui)(shui)從沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克湖(hu)(hu)被釋(shi)放(fang)出(chu)來時，可(ke)能(neng)會像搖過的(de)(de)汽水(shui)(shui)一(yi)樣(yang)噴出(chu)。

發現研究

1960年，俄國地理學家(jia)安(an)德里．卡(ka)皮(pi)查飛越(yue)沃(wo)斯(si)托克地區上空，發(fa)現冰原上有一個巨(ju)大的平坦地區。他認為冰川下(xia)有一個湖。但這個看法在(zai)當時(shi)沒有引起人們的重視。

在(zai)1996年，俄羅(luo)斯和英國(guo)的(de)科學(xue)(xue)家(jia)借由許多資料的(de)分析，發現了(le)這(zhe)個湖(hu)(hu)的(de)存(cun)在(zai)。這(zhe)些(xie)資料包括了(le)透冰雷(lei)達、鐳射高度(du)計(ji)及重力測(ce)量儀。科學(xue)(xue)家(jia)已證實(shi)，沃斯托克湖(hu)(hu)擁(yong)有大(da)量的(de)液態水，盡管這(zhe)些(xie)水被封存(cun)在(zai)厚實(shi)的(de)冰冠(guan)之下(xia)。因此沃斯托克湖(hu)(hu)有可能是地球上水量變動(dong)最小(xiao)的(de)湖(hu)(hu)泊。它(ta)所擁(yong)有的(de)水非常古老，大(da)約(yue)在(zai)一百萬年前(qian)形成。

核心

在沃斯托(tuo)(tuo)克(ke)研究站的(de)研究者們，在1998年(nian)挖出了世界上最(zui)長的(de)冰(bing)核(即冰(bing)的(de)核心，其中的(de)氣(qi)泡能夠紀錄過(guo)去此地區(qu)的(de)大氣(qi)組成(cheng))。俄國及美國的(de)研究團隊(dui)鉆(zhan)入3623米深。檢(jian)驗發現，冰(bing)核最(zui)底部(bu)約(yue)有420,000年(nian)的(de)歷史(shi)。這(zhe)表示沃斯托(tuo)(tuo)克(ke)湖(hu)至(zhi)少五十(shi)萬年(nian)前就已經被封在冰(bing)層之下了。為(wei)避免可(ke)能的(de)污染(ran)，鉆(zhan)探作業在距(ju)離(li)湖(hu)120米處停(ting)止，且(qie)鉆(zhan)探的(de)孔也被封住。

在這(zhe)個冰核中，尤其是(shi)核心底部凍結的(de)(de)湖(hu)水，找到了微生物活(huo)動的(de)(de)證據。這(zhe)使科學(xue)家認為沃斯托克(ke)湖(hu)這(zhe)類的(de)(de)環境(jing)仍能(neng)有(you)生命存在。沃斯托克(ke)湖(hu)是(shi)個非常獨(du)特的(de)(de)棲息(xi)(xi)地，棲息(xi)(xi)在此的(de)(de)可(ke)能(neng)包括(kuo)古(gu)菌及(ji)五十萬年(nian)前演化出的(de)(de)微生物。

在(zai)2005年，一(yi)(yi)個(ge)由德國、日本及俄羅斯科(ke)學家(jia)組(zu)(zu)成的(de)(de)(de)研(yan)究小組(zu)(zu)發現，沃(wo)斯托克湖有(you)潮汐現象。隨著太陽及月亮相對位置的(de)(de)(de)改變，湖水表面有(you)1-2厘米的(de)(de)(de)升降。這(zhe)些(xie)研(yan)究者推測，湖水表面的(de)(de)(de)運動(dong)(dong)就像幫浦一(yi)(yi)樣，使整個(ge)湖泊的(de)(de)(de)水循環運動(dong)(dong)。倘若湖中有(you)微生物存(cun)在(zai)，這(zhe)對它們的(de)(de)(de)生存(cun)有(you)相當(dang)大的(de)(de)(de)幫助，因為湖中的(de)(de)(de)物質可借由這(zhe)種運動(dong)(dong)循環。

2006年1月，由美國哥倫比亞大學科學家羅賓·貝爾領(ling)導(dao)的(de)研(yan)(yan)究小(xiao)組，利用最新的(de)衛星(xing)影(ying)像、測高與透冰雷達(da)資料，首次估算出它們的(de)大小(xiao)及(ji)深度，結果發表(biao)在2月份的(de)《地球物理研(yan)(yan)究通訊》上。這兩(liang)(liang)個湖被命名為90°E湖及(ji)蘇維埃(ai)湖(Lake Sovetskaya)。這兩(liang)(liang)個湖被埋在約(yue)4000米厚的(de)冰層下(xia)，90°E湖面(mian)積約(yue)為2000平方公里，面(mian)積略(lve)等于臺(tai)北縣(xian)；蘇維埃(ai)湖略(lve)小(xiao)、約(yue)1600平方公里。

科學(xue)(xue)家認為，南(nan)極的(de)(de)各個地下水體(ti)可能由活水河流(liu)網連接在一起。冰(bing)河學(xue)(xue)家鄧肯·溫(wen)納姆(Duncan Wingham，來(lai)(lai)自(zi)倫(lun)敦(dun)大(da)學(xue)(xue)學(xue)(xue)院)及馬(ma)丁·斯格特(Martin Siegert，來(lai)(lai)自(zi)布里(li)斯托大(da)學(xue)(xue))在2006年的(de)(de)《自(zi)然》上(shang)發表(biao)了一篇文(wen)章說明了這(zhe)個理論。他們(men)代表(biao)倫(lun)敦(dun)大(da)學(xue)(xue)自(zi)然環境研究委員會極地觀(guan)測與模擬中心進(jin)行這(zhe)項觀(guan)測。他們(men)使用歐洲(zhou)航天局的(de)(de)ERS-2衛(wei)星，以雷達對南(nan)極東(dong)部進(jin)行觀(guan)察，結(jie)果(guo)發現一些(xie)相隔數百(bai)公里(li)的(de)(de)場所，其(qi)表(biao)面高(gao)度(du)變化是相同(tong)的(de)(de)，這(zhe)使他們(men)相信該(gai)處有水的(de)(de)運(yun)動(dong)存在。科學(xue)(xue)家相信在各河流(liu)間經常會發生水的(de)(de)流(liu)動(dong)，相當(dang)于泰晤士河的(de)(de)規模。在絕大(da)多數時間這(zhe)個流(liu)量非(fei)常小，但因為冰(bing)層厚(hou)度(du)的(de)(de)變化進(jin)而使湖(hu)泊(bo)(bo)的(de)(de)壓力(li)改(gai)變。當(dang)一個湖(hu)泊(bo)(bo)的(de)(de)壓力(li)過大(da)時便會發生洪水，迫(po)使一個湖(hu)泊(bo)(bo)的(de)(de)湖(hu)水沿著河道流(liu)向另一個湖(hu)泊(bo)(bo)。

2012年1月3日，《自然(ran)》雜志對(dui)2012年的(de)重要科學(xue)發現及事件進(jin)行了展望，俄羅斯(si)研究(jiu)(jiu)人員希望能夠完成(cheng)對(dui)南極洲冰(bing)原(yuan)10到50米的(de)冰(bing)層鉆探，從而可(ke)以接(jie)觸(chu)到沃斯(si)托克(ke)湖(hu)進(jin)行科學(xue)研究(jiu)(jiu)。

2012年(nian)2月，經過長(chang)達20年(nian)的(de)努力，俄羅(luo)斯(si)科學(xue)(xue)家最終鉆透近4000米的(de)南(nan)極冰層(ceng)，抵(di)達已經被埋入(ru)冰層(ceng)下(xia)2000萬年(nian)之久的(de)沃斯(si)托(tuo)克湖(hu)。美國(guo)蒙大拿州大學(xue)(xue)生物學(xue)(xue)家、資深南(nan)極研究員約翰·普利(li)斯(si)庫教授(shou)表示，他(ta)認為能(neng)夠在湖(hu)中發現奇特(te)生物。

2012年3月1日，俄(e)羅斯南(nan)極科考人員(yuan)在南(nan)極中(zhong)山站舉行(xing)的(de)學術交流(liu)會后(hou)表示，俄(e)羅斯已經取得沃(wo)斯托克湖的(de)部分(fen)水(shui)樣，將通(tong)過分(fen)析(xi)研(yan)究，進(jin)一(yi)步(bu)了解該湖泊水(shui)質、湖水(shui)中(zhong)是(shi)否存在生命(ming)形態等。

分析

俄羅斯的(de)科學家(jia)進(jin)行沃斯托(tuo)克湖的(de)鉆探(tan)計劃，在2007年可以鉆透3600米(mi)左(zuo)右的(de)冰層，并取得湖水進(jin)行分析。

關于南極(ji)(ji)冰(bing)層(ceng)下冰(bing)川(chuan)(chuan)(chuan)下湖(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)存在是上個(ge)世紀70年代通過機載雷達探通技術(shu)預測出(chu)的(de)(de)(de)，而(er)較大的(de)(de)(de)冰(bing)川(chuan)(chuan)(chuan)－－蘭伯特冰(bing)川(chuan)(chuan)(chuan)下的(de)(de)(de)沃(wo)(wo)斯托(tuo)克湖(hu)(hu)到(dao)1996年才發現。迄今，已經(jing)發現的(de)(de)(de)冰(bing)川(chuan)(chuan)(chuan)下湖(hu)(hu)泊(bo)不(bu)少于70個(ge)。這(zhe)些(xie)湖(hu)(hu)泊(bo)在保(bao)護(hu)與大氣層(ceng)隔絕數百萬年的(de)(de)(de)原始環境(jing)方面可能起(qi)著(zhu)獨特的(de)(de)(de)作用(yong)。一項令人吃驚(jing)的(de)(de)(de)發現表(biao)明(ming)，沃(wo)(wo)斯托(tuo)克湖(hu)(hu)冰(bing)芯含有(you)由冰(bing)川(chuan)(chuan)(chuan)下的(de)(de)(de)水冷卻而(er)形成的(de)(de)(de)很多米長的(de)(de)(de)冰(bing).世界溫(wen)度較低地方,1983年7月21日(ri)，在南極(ji)(ji)洲的(de)(de)(de)沃(wo)(wo)斯托(tuo)克記錄下低溫(wen)攝(she)氏零(ling)下89.2度。那比正常室溫(wen)低100度！這(zhe)個(ge)至少三千萬年歷史的(de)(de)(de)湖(hu)(hu)泊(bo)是太陽系其它(ta)(ta)星球的(de)(de)(de)冰(bing)封海洋的(de)(de)(de)一個(ge)樣品，有(you)科(ke)學(xue)家認為沃(wo)(wo)斯托(tuo)克湖(hu)(hu)可能擁有(you)一些(xie)從未(wei)發現過的(de)(de)(de)生(sheng)命(ming)形式，但科(ke)學(xue)界現時的(de)(de)(de)看法是﹐由于沃(wo)(wo)斯托(tuo)克湖(hu)(hu)過于遠離(li)面層(ceng)影響﹐除了最原始的(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物之外﹐不(bu)可能有(you)其它(ta)(ta)東西(xi)。