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地理環境

沃斯(si)托(tuo)(tuo)(tuo)克(ke)湖(hu)(hu)(hu)位在南極洲的(de)(de)東部，長(chang)約(yue)(yue)(yue)為(wei)(wei)250公(gong)里，寬約(yue)(yue)(yue)為(wei)(wei)50公(gong)里(在最長(chang)的(de)(de)點上)，大(da)約(yue)(yue)(yue)和五大(da)湖(hu)(hu)(hu)中安大(da)略湖(hu)(hu)(hu)的(de)(de)大(da)小相(xiang)(xiang)等。沃斯(si)托(tuo)(tuo)(tuo)克(ke)湖(hu)(hu)(hu)被一(yi)個山脊(ji)分(fen)成兩個主要的(de)(de)盆(pen)(pen)地構造，該(gai)山脊(ji)的(de)(de)深(shen)度(du)約(yue)(yue)(yue)為(wei)(wei)200米(mi)。而兩個盆(pen)(pen)地中，北方的(de)(de)盆(pen)(pen)地約(yue)(yue)(yue)深(shen)400米(mi)，南方的(de)(de)盆(pen)(pen)地約(yue)(yue)(yue)深(shen)800米(mi)。因(yin)為(wei)(wei)被沃斯(si)托(tuo)(tuo)(tuo)克(ke)湖(hu)(hu)(hu)分(fen)為(wei)(wei)兩個盆(pen)(pen)地構造，所(suo)以(yi)科學家(jia)們認為(wei)(wei)，這(zhe)兩個獨立(li)生態(tai)系的(de)(de)化學、生物因(yin)子應該(gai)都不太相(xiang)(xiang)同。沃斯(si)托(tuo)(tuo)(tuo)克(ke)湖(hu)(hu)(hu)面積15,690平方公(gong)里。估計的(de)(de)湖(hu)(hu)(hu)水體(ti)積約(yue)(yue)(yue)為(wei)(wei)5400立(li)方公(gong)里，且皆(jie)為(wei)(wei)未凍(dong)結的(de)(de)淡水。2005年5月(yue)，科學家(jia)在湖(hu)(hu)(hu)的(de)(de)中央(yang)發現(xian)了一(yi)座島嶼。

存在原因

沃斯(si)托克(ke)湖的平均(jun)水溫(wen)為(wei)-3℃。使水在(zai)其(qi)凝固(gu)點以下還能以液態存在(zai)的原因(yin)，認為(wei)是三種因(yin)素(su)共同作用造(zao)成(cheng)：

1、來自地心(xin)的(de)熱力使(shi)湖底的(de)溫度(du)上升，進(jin)而使(shi)水維(wei)持液態

2、厚重冰層造成的巨大壓力使水的凝(ning)固點下降(jiang)

3、厚實的冰(bing)層使湖水與南極地(di)表(biao)寒冷的空氣隔離

地(di)球上沒有(you)任何(he)地(di)方有(you)濃度(du)如此之高的(de)氧氣。任何(he)在此生活的(de)生物必須要有(you)應付高氧氣濃度(du)的(de)能力。它(ta)們必須演化出(chu)特殊的(de)構造，像是特殊的(de)酵素(su)，確保它(ta)們不被高濃度(du)氧氣影響。

沃斯托克湖的(de)(de)環境(jing)與木(mu)星(xing)的(de)(de)其中(zhong)一個(ge)衛星(xing)，木(mu)衛二(er)(er)非(fei)常相似。假若(ruo)能(neng)在(zai)沃斯托克湖中(zhong)發(fa)現生(sheng)物(wu)的(de)(de)存在(zai)，或(huo)許能(neng)夠為(wei)“木(mu)衛二(er)(er)冰層下的(de)(de)海洋中(zhong)是否存在(zai)生(sheng)命(ming)”的(de)(de)爭論(lun)提供有力的(de)(de)證據。

生態環境

沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)是(shi)(shi)一(yi)個貧養(yang)的(缺少養(yang)分(fen)的)極端環境。湖(hu)水為氧(yang)氣的過(guo)飽和溶(rong)液，濃度約為一(yi)般(ban)淡水湖(hu)泊的50倍。造成(cheng)這個現象的原因極有可(ke)能(neng)(neng)是(shi)(shi)沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)上方的沉重(zhong)冰冠造成(cheng)的壓力。氧(yang)氣及(ji)其他氣體不(bu)只溶(rong)解(jie)在(zai)水中(zhong)，還形(xing)成(cheng)晶(jing)籠(clathrate)。晶(jing)籠是(shi)(shi)指溶(rong)于水中(zhong)的氣體分(fen)子，在(zai)水結冰時(shi)，被二(er)十幾個水分(fen)子所圍成(cheng)之正十二(er)面體關起來的晶(jing)體結構。晶(jing)籠結構的外(wai)表看(kan)起來就像(xiang)(xiang)是(shi)(shi)冰塊一(yi)般(ban)。這種晶(jing)籠只在(zai)高壓環境，例如沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)或深海(hai)形(xing)成(cheng)，在(zai)一(yi)般(ban)壓力下是(shi)(shi)不(bu)穩定的。因為這樣，當水從沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)被釋放出來時(shi)，可(ke)能(neng)(neng)會像(xiang)(xiang)搖過(guo)的汽水一(yi)樣噴出。

發現研究

1960年，俄國地理(li)學家安德(de)里(li)．卡(ka)皮(pi)查飛越(yue)沃(wo)斯托(tuo)克地區(qu)上空(kong)，發(fa)現冰(bing)原上有一個(ge)巨大的(de)平坦地區(qu)。他認為冰(bing)川下(xia)有一個(ge)湖。但這個(ge)看法在當時(shi)沒有引(yin)起(qi)人們(men)的(de)重視(shi)。

在1996年，俄羅斯和(he)英國的(de)科學(xue)(xue)家借(jie)由許多資料(liao)的(de)分(fen)析，發現(xian)了這個湖(hu)的(de)存在。這些資料(liao)包括(kuo)了透冰雷達(da)、鐳射高度計及重(zhong)力測量(liang)(liang)儀。科學(xue)(xue)家已證實(shi)，沃(wo)(wo)斯托(tuo)克湖(hu)擁有大量(liang)(liang)的(de)液(ye)態水(shui)，盡管這些水(shui)被封存在厚實(shi)的(de)冰冠之下。因此沃(wo)(wo)斯托(tuo)克湖(hu)有可能是地球上(shang)水(shui)量(liang)(liang)變動(dong)最小的(de)湖(hu)泊。它所(suo)擁有的(de)水(shui)非常古老(lao)，大約(yue)在一(yi)百萬(wan)年前形成。

核心

在沃(wo)斯(si)托(tuo)克研(yan)究(jiu)(jiu)站(zhan)的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)們(men)，在1998年(nian)(nian)(nian)挖出(chu)了(le)(le)世(shi)界上最(zui)長的(de)冰(bing)(bing)核(he)(即冰(bing)(bing)的(de)核(he)心(xin)，其(qi)中的(de)氣泡能(neng)(neng)夠紀錄過去(qu)此地區的(de)大氣組成)。俄(e)國(guo)及美國(guo)的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)團隊鉆(zhan)入(ru)3623米深(shen)。檢驗(yan)發現，冰(bing)(bing)核(he)最(zui)底部約有420,000年(nian)(nian)(nian)的(de)歷史。這表(biao)示沃(wo)斯(si)托(tuo)克湖至少五十萬年(nian)(nian)(nian)前就(jiu)已經被(bei)封在冰(bing)(bing)層之下了(le)(le)。為避(bi)免可能(neng)(neng)的(de)污染，鉆(zhan)探(tan)作業在距離湖120米處停止，且鉆(zhan)探(tan)的(de)孔也被(bei)封住。

在這個冰核中(zhong)，尤其是核心底部(bu)凍結的(de)湖水，找(zhao)到了(le)微生(sheng)(sheng)物活(huo)動的(de)證(zheng)據。這使科(ke)學家認為(wei)沃(wo)(wo)斯托克(ke)湖這類(lei)的(de)環境仍能有生(sheng)(sheng)命存在。沃(wo)(wo)斯托克(ke)湖是個非常獨(du)特的(de)棲息地(di)，棲息在此的(de)可(ke)能包括(kuo)古菌及五十(shi)萬年(nian)前演化出的(de)微生(sheng)(sheng)物。

在2005年，一(yi)個由(you)德國(guo)、日本及俄(e)羅斯科學家組成的(de)研究(jiu)小組發現(xian)，沃斯托克湖(hu)有(you)(you)潮汐現(xian)象。隨著太陽及月亮(liang)相(xiang)對位置的(de)改變，湖(hu)水表面有(you)(you)1-2厘(li)米的(de)升降。這(zhe)些研究(jiu)者推測，湖(hu)水表面的(de)運(yun)動(dong)(dong)就像(xiang)幫(bang)浦一(yi)樣，使整個湖(hu)泊的(de)水循環運(yun)動(dong)(dong)。倘(tang)若湖(hu)中(zhong)有(you)(you)微(wei)生物(wu)存在，這(zhe)對它們的(de)生存有(you)(you)相(xiang)當(dang)大的(de)幫(bang)助，因為湖(hu)中(zhong)的(de)物(wu)質可借由(you)這(zhe)種運(yun)動(dong)(dong)循環。

2006年1月，由美國哥倫比(bi)亞大學科學家羅賓·貝(bei)爾領導的(de)研(yan)究(jiu)小(xiao)組，利用最(zui)新(xin)的(de)衛星影像(xiang)、測高與透冰(bing)雷(lei)達(da)資料，首(shou)次估算(suan)出它們的(de)大小(xiao)及深度，結果發表在(zai)2月份的(de)《地球物(wu)理研(yan)究(jiu)通(tong)訊》上。這(zhe)兩個湖(hu)被命名(ming)為90°E湖(hu)及蘇(su)維(wei)埃湖(hu)(Lake Sovetskaya)。這(zhe)兩個湖(hu)被埋在(zai)約4000米厚的(de)冰(bing)層下，90°E湖(hu)面積約為2000平方公里，面積略(lve)等于臺北縣；蘇(su)維(wei)埃湖(hu)略(lve)小(xiao)、約1600平方公里。

科學(xue)家認為(wei)，南極(ji)(ji)的(de)各(ge)個(ge)(ge)地下(xia)水(shui)體(ti)可能由活水(shui)河(he)流網連接在一(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(da)學(xue)學(xue)院)及馬(ma)丁·斯(si)格特(te)(Martin Siegert，來自(zi)(zi)布里(li)斯(si)托大(da)學(xue))在2006年的(de)《自(zi)(zi)然》上(shang)發(fa)表(biao)(biao)了(le)一(yi)篇(pian)文章(zhang)說明了(le)這個(ge)(ge)理論。他們代(dai)表(biao)(biao)倫(lun)(lun)敦大(da)學(xue)自(zi)(zi)然環境(jing)研究委員會極(ji)(ji)地觀(guan)測與模(mo)擬中(zhong)心進行(xing)這項觀(guan)測。他們使(shi)用歐(ou)洲航(hang)天局的(de)ERS-2衛星，以雷達對南極(ji)(ji)東部進行(xing)觀(guan)察，結(jie)果發(fa)現一(yi)些相(xiang)隔數百(bai)公里(li)的(de)場所，其(qi)表(biao)(biao)面高度(du)變(bian)化是(shi)相(xiang)同的(de)，這使(shi)他們相(xiang)信該處(chu)有水(shui)的(de)運動(dong)存在。科學(xue)家相(xiang)信在各(ge)河(he)流間經(jing)常會發(fa)生水(shui)的(de)流動(dong)，相(xiang)當于泰晤士河(he)的(de)規(gui)模(mo)。在絕大(da)多(duo)數時間這個(ge)(ge)流量非常小，但(dan)因為(wei)冰(bing)層厚度(du)的(de)變(bian)化進而使(shi)湖(hu)泊(bo)(bo)的(de)壓力改變(bian)。當一(yi)個(ge)(ge)湖(hu)泊(bo)(bo)的(de)壓力過大(da)時便(bian)會發(fa)生洪(hong)水(shui)，迫使(shi)一(yi)個(ge)(ge)湖(hu)泊(bo)(bo)的(de)湖(hu)水(shui)沿著河(he)道流向另一(yi)個(ge)(ge)湖(hu)泊(bo)(bo)。

2012年1月3日(ri)，《自然》雜志(zhi)對(dui)2012年的重(zhong)要科學發現及(ji)事件進行了展望，俄(e)羅斯研究人員希望能夠完成對(dui)南極洲冰原10到(dao)50米的冰層鉆(zhan)探(tan)，從而可以(yi)接觸到(dao)沃斯托克湖進行科學研究。

2012年(nian)2月(yue)，經(jing)過長達20年(nian)的(de)努(nu)力(li)，俄羅斯(si)科學家(jia)最終鉆透近4000米(mi)的(de)南極冰(bing)層(ceng)(ceng)，抵達已(yi)經(jing)被埋入冰(bing)層(ceng)(ceng)下2000萬年(nian)之久的(de)沃斯(si)托克湖。美國蒙大(da)拿(na)州大(da)學生物學家(jia)、資深南極研(yan)究員約翰·普利(li)斯(si)庫教授(shou)表示，他認(ren)為能夠在湖中發(fa)現奇特生物。

2012年(nian)3月(yue)1日，俄(e)羅(luo)斯(si)(si)南極科(ke)考人員在南極中山站舉行的(de)學術交(jiao)流會后表示，俄(e)羅(luo)斯(si)(si)已經取得(de)沃斯(si)(si)托(tuo)克湖(hu)的(de)部分(fen)水(shui)(shui)樣，將通過(guo)分(fen)析研(yan)究，進一(yi)步了解該(gai)湖(hu)泊水(shui)(shui)質、湖(hu)水(shui)(shui)中是否存在生命形態(tai)等。

分析

俄羅斯的科(ke)學家進行沃斯托克(ke)湖的鉆探計(ji)劃，在2007年可以鉆透3600米(mi)左右(you)的冰層(ceng)，并取得(de)湖水進行分析。

關于(yu)南(nan)極(ji)冰(bing)層(ceng)(ceng)下(xia)(xia)(xia)冰(bing)川下(xia)(xia)(xia)湖泊的(de)(de)(de)存在(zai)是上(shang)個世紀(ji)70年(nian)(nian)代通過(guo)機載雷達(da)探通技(ji)術預(yu)測出的(de)(de)(de)，而較(jiao)大的(de)(de)(de)冰(bing)川－－蘭伯特(te)冰(bing)川下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)沃(wo)斯(si)(si)托(tuo)(tuo)克湖到1996年(nian)(nian)才發(fa)現(xian)(xian)。迄今(jin)，已經發(fa)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)冰(bing)川下(xia)(xia)(xia)湖泊不少(shao)于(yu)70個。這些(xie)湖泊在(zai)保護與大氣層(ceng)(ceng)隔絕(jue)數百萬年(nian)(nian)的(de)(de)(de)原(yuan)始環(huan)境方面可(ke)能(neng)起(qi)著獨特(te)的(de)(de)(de)作用。一項令人(ren)吃驚的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)表明，沃(wo)斯(si)(si)托(tuo)(tuo)克湖冰(bing)芯含有(you)由冰(bing)川下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)水冷卻(que)而形成(cheng)的(de)(de)(de)很多(duo)米(mi)長的(de)(de)(de)冰(bing).世界溫(wen)(wen)度(du)(du)較(jiao)低(di)地方,1983年(nian)(nian)7月(yue)21日，在(zai)南(nan)極(ji)洲的(de)(de)(de)沃(wo)斯(si)(si)托(tuo)(tuo)克記錄下(xia)(xia)(xia)低(di)溫(wen)(wen)攝氏(shi)零下(xia)(xia)(xia)89.2度(du)(du)。那(nei)比(bi)正常室(shi)溫(wen)(wen)低(di)100度(du)(du)！這個至少(shao)三千萬年(nian)(nian)歷史(shi)的(de)(de)(de)湖泊是太陽系其(qi)它星球(qiu)的(de)(de)(de)冰(bing)封海洋的(de)(de)(de)一個樣品，有(you)科(ke)學家認為(wei)沃(wo)斯(si)(si)托(tuo)(tuo)克湖可(ke)能(neng)擁有(you)一些(xie)從未(wei)發(fa)現(xian)(xian)過(guo)的(de)(de)(de)生(sheng)命形式，但科(ke)學界現(xian)(xian)時的(de)(de)(de)看(kan)法是﹐由于(yu)沃(wo)斯(si)(si)托(tuo)(tuo)克湖過(guo)于(yu)遠離面層(ceng)(ceng)影響﹐除了最原(yuan)始的(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)物之(zhi)外(wai)﹐不可(ke)能(neng)有(you)其(qi)它東(dong)西。