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地理環境

沃(wo)斯托克(ke)湖(hu)(hu)位在(zai)南(nan)極洲的(de)(de)東部，長約(yue)(yue)為(wei)(wei)250公里，寬約(yue)(yue)為(wei)(wei)50公里(在(zai)最長的(de)(de)點上)，大(da)約(yue)(yue)和五大(da)湖(hu)(hu)中(zhong)安大(da)略湖(hu)(hu)的(de)(de)大(da)小相等。沃(wo)斯托克(ke)湖(hu)(hu)被一個山脊(ji)分成兩(liang)(liang)個主要(yao)的(de)(de)盆(pen)地構造(zao)，該山脊(ji)的(de)(de)深(shen)度(du)約(yue)(yue)為(wei)(wei)200米。而兩(liang)(liang)個盆(pen)地中(zhong)，北方(fang)(fang)的(de)(de)盆(pen)地約(yue)(yue)深(shen)400米，南(nan)方(fang)(fang)的(de)(de)盆(pen)地約(yue)(yue)深(shen)800米。因(yin)為(wei)(wei)被沃(wo)斯托克(ke)湖(hu)(hu)分為(wei)(wei)兩(liang)(liang)個盆(pen)地構造(zao)，所以科(ke)學家(jia)們認為(wei)(wei)，這兩(liang)(liang)個獨立(li)生態系的(de)(de)化(hua)學、生物因(yin)子應該都不太相同。沃(wo)斯托克(ke)湖(hu)(hu)面(mian)積(ji)15,690平方(fang)(fang)公里。估計的(de)(de)湖(hu)(hu)水(shui)體積(ji)約(yue)(yue)為(wei)(wei)5400立(li)方(fang)(fang)公里，且皆為(wei)(wei)未凍結的(de)(de)淡水(shui)。2005年5月(yue)，科(ke)學家(jia)在(zai)湖(hu)(hu)的(de)(de)中(zhong)央發現了(le)一座島嶼。

存在原因

沃斯托(tuo)克湖的平均水溫為(wei)(wei)-3℃。使(shi)水在其凝(ning)固點以下還(huan)能以液態存(cun)在的原因，認為(wei)(wei)是三種因素共同作用造(zao)成：

1、來自地(di)心(xin)的(de)熱力使湖底的(de)溫度上升，進而使水維持液態(tai)

2、厚重冰層造成的巨大壓(ya)力使(shi)水的凝固點下降

3、厚實的冰層使湖水與(yu)南極地(di)表寒冷的空氣隔(ge)離

地球上沒有(you)任何地方(fang)有(you)濃(nong)度如此之(zhi)高(gao)的氧氣。任何在此生活(huo)的生物必(bi)須(xu)要有(you)應付高(gao)氧氣濃(nong)度的能力。它(ta)們必(bi)須(xu)演化出特殊的構造(zao)，像是特殊的酵素，確保它(ta)們不被高(gao)濃(nong)度氧氣影響。

沃(wo)斯(si)托克湖的環境與木星(xing)的其中(zhong)(zhong)一個衛星(xing)，木衛二非(fei)常相似(si)。假若能(neng)在(zai)沃(wo)斯(si)托克湖中(zhong)(zhong)發現生物的存在(zai)，或許能(neng)夠為“木衛二冰層下(xia)的海洋中(zhong)(zhong)是(shi)否存在(zai)生命”的爭論提(ti)供有力的證(zheng)據。

生態環境

沃斯托(tuo)克(ke)湖是(shi)(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)貧養(yang)的(de)(de)(缺(que)少養(yang)分(fen)的(de)(de))極(ji)端環境。湖水(shui)為氧氣的(de)(de)過(guo)飽和溶液(ye)，濃度約為一(yi)(yi)般(ban)淡(dan)水(shui)湖泊的(de)(de)50倍。造成(cheng)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)現象的(de)(de)原因極(ji)有可(ke)(ke)能是(shi)(shi)沃斯托(tuo)克(ke)湖上方的(de)(de)沉重冰(bing)冠造成(cheng)的(de)(de)壓力(li)。氧氣及其(qi)他氣體(ti)不(bu)只溶解在(zai)水(shui)中(zhong)，還形成(cheng)晶(jing)籠(long)(clathrate)。晶(jing)籠(long)是(shi)(shi)指溶于(yu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)氣體(ti)分(fen)子，在(zai)水(shui)結冰(bing)時，被二(er)(er)十幾個(ge)(ge)(ge)水(shui)分(fen)子所(suo)圍成(cheng)之正十二(er)(er)面體(ti)關(guan)起(qi)來的(de)(de)晶(jing)體(ti)結構。晶(jing)籠(long)結構的(de)(de)外表(biao)看(kan)起(qi)來就像是(shi)(shi)冰(bing)塊一(yi)(yi)般(ban)。這(zhe)種晶(jing)籠(long)只在(zai)高壓環境，例如沃斯托(tuo)克(ke)湖或深海(hai)形成(cheng)，在(zai)一(yi)(yi)般(ban)壓力(li)下是(shi)(shi)不(bu)穩(wen)定的(de)(de)。因為這(zhe)樣(yang)(yang)，當水(shui)從沃斯托(tuo)克(ke)湖被釋放出(chu)來時，可(ke)(ke)能會(hui)像搖過(guo)的(de)(de)汽水(shui)一(yi)(yi)樣(yang)(yang)噴(pen)出(chu)。

發現研究

1960年，俄(e)國(guo)地理(li)學家(jia)安德(de)里(li)．卡皮(pi)查飛越沃斯托克地區上(shang)空，發現冰(bing)原上(shang)有(you)(you)一個(ge)巨(ju)大的(de)平坦地區。他認為冰(bing)川下有(you)(you)一個(ge)湖。但這個(ge)看法在(zai)當時(shi)沒有(you)(you)引起人們的(de)重視。

在1996年，俄(e)羅斯和英國的(de)(de)科(ke)學家借由許(xu)多資料(liao)的(de)(de)分析，發現(xian)了這個湖的(de)(de)存在。這些(xie)資料(liao)包括了透(tou)冰雷達、鐳射高度計及重力測量儀。科(ke)學家已證實，沃(wo)斯托克(ke)(ke)湖擁有大量的(de)(de)液態(tai)水，盡管這些(xie)水被封存在厚實的(de)(de)冰冠(guan)之下(xia)。因(yin)此沃(wo)斯托克(ke)(ke)湖有可能是(shi)地球(qiu)上(shang)水量變(bian)動最小的(de)(de)湖泊。它所擁有的(de)(de)水非常(chang)古老，大約在一百萬(wan)年前形成。

核心

在沃斯(si)托克(ke)研究(jiu)站的(de)研究(jiu)者(zhe)們，在1998年(nian)挖出(chu)了世界上最長的(de)冰核(即冰的(de)核心(xin)，其(qi)中的(de)氣(qi)泡能(neng)夠紀錄過去(qu)此地區的(de)大氣(qi)組(zu)成(cheng))。俄(e)國及美國的(de)研究(jiu)團隊鉆入3623米深(shen)。檢驗發現(xian)，冰核最底部約有(you)420,000年(nian)的(de)歷(li)史。這表(biao)示沃斯(si)托克(ke)湖至(zhi)少五十萬年(nian)前(qian)就已經被封(feng)(feng)在冰層之下了。為避免可能(neng)的(de)污染，鉆探作業在距離湖120米處(chu)停止，且鉆探的(de)孔也被封(feng)(feng)住。

在這個冰核中(zhong)，尤其是核心底(di)部凍結的湖(hu)水，找到了微生(sheng)物(wu)活(huo)動的證據。這使科學(xue)家認(ren)為沃(wo)斯托(tuo)克湖(hu)這類(lei)的環(huan)境仍能(neng)有生(sheng)命(ming)存在。沃(wo)斯托(tuo)克湖(hu)是個非(fei)常獨特(te)的棲(qi)息地，棲(qi)息在此的可能(neng)包括古菌及五十萬年前演化出的微生(sheng)物(wu)。

在(zai)2005年，一個由(you)德(de)國、日(ri)本及俄羅(luo)斯科學家(jia)組成的(de)(de)研究小(xiao)組發現(xian)，沃斯托(tuo)克湖有(you)潮汐現(xian)象(xiang)。隨(sui)著(zhu)太陽(yang)及月亮相對(dui)位(wei)置的(de)(de)改變，湖水表(biao)面有(you)1-2厘米的(de)(de)升降。這(zhe)些研究者推測，湖水表(biao)面的(de)(de)運動(dong)就像(xiang)幫(bang)浦一樣(yang)，使整個湖泊的(de)(de)水循環運動(dong)。倘若湖中有(you)微(wei)生(sheng)物存(cun)在(zai)，這(zhe)對(dui)它們的(de)(de)生(sheng)存(cun)有(you)相當大(da)的(de)(de)幫(bang)助，因為湖中的(de)(de)物質可借(jie)由(you)這(zhe)種(zhong)運動(dong)循環。

2006年1月，由(you)美國哥倫比亞大學(xue)科(ke)學(xue)家羅(luo)賓(bin)·貝爾領導的(de)(de)研究小(xiao)組，利用最新的(de)(de)衛(wei)星影像、測高與(yu)透冰雷達(da)資料，首次估算(suan)出它們的(de)(de)大小(xiao)及深度，結果發(fa)表在2月份的(de)(de)《地球物理研究通(tong)訊》上。這兩個(ge)湖(hu)被命名為(wei)90°E湖(hu)及蘇維(wei)埃湖(hu)(Lake Sovetskaya)。這兩個(ge)湖(hu)被埋(mai)在約4000米(mi)厚的(de)(de)冰層下，90°E湖(hu)面積約為(wei)2000平方公(gong)里，面積略(lve)等于(yu)臺北縣；蘇維(wei)埃湖(hu)略(lve)小(xiao)、約1600平方公(gong)里。

科學(xue)家認為(wei)，南(nan)極(ji)(ji)的(de)各(ge)個地(di)下水體(ti)可能由活水河(he)流(liu)(liu)(liu)網連(lian)接(jie)在(zai)(zai)一(yi)起。冰(bing)河(he)學(xue)家鄧肯·溫納姆(mu)(Duncan Wingham，來自(zi)(zi)倫(lun)(lun)敦大學(xue)學(xue)院(yuan))及馬丁(ding)·斯格(ge)特(te)(Martin Siegert，來自(zi)(zi)布里(li)斯托大學(xue))在(zai)(zai)2006年的(de)《自(zi)(zi)然》上發(fa)(fa)表了一(yi)篇文章說明了這(zhe)個理論。他(ta)們代表倫(lun)(lun)敦大學(xue)自(zi)(zi)然環境(jing)研究委員會(hui)極(ji)(ji)地(di)觀(guan)測(ce)(ce)與模(mo)擬中心進(jin)行這(zhe)項(xiang)觀(guan)測(ce)(ce)。他(ta)們使用歐洲航天局的(de)ERS-2衛星，以雷達對南(nan)極(ji)(ji)東部進(jin)行觀(guan)察，結果發(fa)(fa)現一(yi)些相隔數(shu)百公里(li)的(de)場(chang)所，其表面高(gao)度(du)變化是相同(tong)的(de)，這(zhe)使他(ta)們相信(xin)該處(chu)有水的(de)運(yun)動存(cun)在(zai)(zai)。科學(xue)家相信(xin)在(zai)(zai)各(ge)河(he)流(liu)(liu)(liu)間經常(chang)會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)水的(de)流(liu)(liu)(liu)動，相當于泰(tai)晤士河(he)的(de)規模(mo)。在(zai)(zai)絕大多數(shu)時(shi)間這(zhe)個流(liu)(liu)(liu)量非常(chang)小，但因為(wei)冰(bing)層厚度(du)的(de)變化進(jin)而使湖泊(bo)的(de)壓(ya)力改變。當一(yi)個湖泊(bo)的(de)壓(ya)力過大時(shi)便會(hui)發(fa)(fa)生(sheng)洪水，迫使一(yi)個湖泊(bo)的(de)湖水沿著河(he)道流(liu)(liu)(liu)向另一(yi)個湖泊(bo)。

2012年1月3日，《自(zi)然》雜志對2012年的(de)重要科學(xue)發現及事件進(jin)行(xing)了展(zhan)望(wang)，俄(e)羅斯研(yan)究人員希(xi)望(wang)能夠完成對南極洲冰原(yuan)10到50米的(de)冰層鉆探，從而(er)可以(yi)接(jie)觸到沃斯托克(ke)湖進(jin)行(xing)科學(xue)研(yan)究。

2012年2月(yue)，經過長達20年的努力，俄(e)羅(luo)斯(si)(si)科學(xue)(xue)家最終鉆透近4000米的南極冰層，抵達已經被埋入(ru)冰層下2000萬(wan)年之久的沃斯(si)(si)托克湖。美國(guo)蒙大拿(na)州大學(xue)(xue)生物學(xue)(xue)家、資深南極研究員約翰(han)·普利斯(si)(si)庫(ku)教(jiao)授表示，他認為能夠在(zai)湖中(zhong)發現奇(qi)特生物。

2012年3月1日，俄羅斯(si)南極科考(kao)人員在南極中山(shan)站舉行(xing)的(de)學術交流會后(hou)表示(shi)，俄羅斯(si)已經取得沃斯(si)托克湖的(de)部(bu)分水樣(yang)，將通過分析研究，進一(yi)步了解該湖泊水質、湖水中是否(fou)存在生命形態(tai)等。

分析

俄羅斯(si)的科學家進(jin)行沃斯(si)托克(ke)湖(hu)的鉆探計(ji)劃，在2007年可以鉆透3600米左右的冰層，并取得湖(hu)水進(jin)行分(fen)析。

關(guan)于(yu)(yu)南極(ji)冰(bing)(bing)層(ceng)下(xia)(xia)冰(bing)(bing)川下(xia)(xia)湖(hu)泊的(de)(de)(de)存在(zai)是上個(ge)(ge)世(shi)紀(ji)70年(nian)代通過(guo)機載雷(lei)達(da)探通技術預測出的(de)(de)(de)，而較(jiao)大的(de)(de)(de)冰(bing)(bing)川－－蘭伯特冰(bing)(bing)川下(xia)(xia)的(de)(de)(de)沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)到(dao)1996年(nian)才(cai)發現(xian)(xian)。迄今(jin)，已經發現(xian)(xian)的(de)(de)(de)冰(bing)(bing)川下(xia)(xia)湖(hu)泊不少于(yu)(yu)70個(ge)(ge)。這些(xie)湖(hu)泊在(zai)保護與大氣(qi)層(ceng)隔絕數百(bai)萬年(nian)的(de)(de)(de)原始(shi)(shi)環境方面可(ke)(ke)能起著獨(du)特的(de)(de)(de)作用。一(yi)項令人(ren)吃驚的(de)(de)(de)發現(xian)(xian)表(biao)明，沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)冰(bing)(bing)芯含有(you)(you)由冰(bing)(bing)川下(xia)(xia)的(de)(de)(de)水冷卻而形(xing)成的(de)(de)(de)很(hen)多米長(chang)的(de)(de)(de)冰(bing)(bing).世(shi)界溫度較(jiao)低(di)(di)地方,1983年(nian)7月21日(ri)，在(zai)南極(ji)洲的(de)(de)(de)沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)記錄下(xia)(xia)低(di)(di)溫攝氏零(ling)下(xia)(xia)89.2度。那比正常室溫低(di)(di)100度！這個(ge)(ge)至(zhi)少三千(qian)萬年(nian)歷史的(de)(de)(de)湖(hu)泊是太陽系其它星(xing)球的(de)(de)(de)冰(bing)(bing)封(feng)海洋的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)樣品(pin)，有(you)(you)科(ke)學家認為沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)可(ke)(ke)能擁有(you)(you)一(yi)些(xie)從未發現(xian)(xian)過(guo)的(de)(de)(de)生命形(xing)式(shi)，但科(ke)學界現(xian)(xian)時的(de)(de)(de)看法是﹐由于(yu)(yu)沃(wo)(wo)(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)過(guo)于(yu)(yu)遠離面層(ceng)影(ying)響(xiang)﹐除了最原始(shi)(shi)的(de)(de)(de)微生物之(zhi)外﹐不可(ke)(ke)能有(you)(you)其它東西(xi)。