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地理環境

沃斯(si)托克(ke)湖(hu)位(wei)在(zai)(zai)南(nan)極(ji)洲的(de)(de)東部，長(chang)約(yue)(yue)為(wei)(wei)250公(gong)里，寬約(yue)(yue)為(wei)(wei)50公(gong)里(在(zai)(zai)最長(chang)的(de)(de)點上)，大約(yue)(yue)和(he)五大湖(hu)中(zhong)(zhong)安大略湖(hu)的(de)(de)大小相(xiang)等。沃斯(si)托克(ke)湖(hu)被一(yi)個(ge)山(shan)脊分成(cheng)兩(liang)個(ge)主要的(de)(de)盆(pen)地(di)構造(zao)(zao)，該(gai)(gai)山(shan)脊的(de)(de)深度約(yue)(yue)為(wei)(wei)200米(mi)。而兩(liang)個(ge)盆(pen)地(di)中(zhong)(zhong)，北方(fang)的(de)(de)盆(pen)地(di)約(yue)(yue)深400米(mi)，南(nan)方(fang)的(de)(de)盆(pen)地(di)約(yue)(yue)深800米(mi)。因(yin)為(wei)(wei)被沃斯(si)托克(ke)湖(hu)分為(wei)(wei)兩(liang)個(ge)盆(pen)地(di)構造(zao)(zao)，所以(yi)科學(xue)家們(men)認為(wei)(wei)，這兩(liang)個(ge)獨立(li)(li)生態系的(de)(de)化學(xue)、生物因(yin)子應該(gai)(gai)都不太相(xiang)同。沃斯(si)托克(ke)湖(hu)面(mian)積15,690平方(fang)公(gong)里。估計的(de)(de)湖(hu)水體積約(yue)(yue)為(wei)(wei)5400立(li)(li)方(fang)公(gong)里，且皆為(wei)(wei)未凍結(jie)的(de)(de)淡水。2005年(nian)5月(yue)，科學(xue)家在(zai)(zai)湖(hu)的(de)(de)中(zhong)(zhong)央發現了一(yi)座島嶼。

存在原因

沃斯(si)托克(ke)湖的平均水(shui)溫為(wei)-3℃。使水(shui)在其凝(ning)固(gu)點以下還能以液(ye)態存在的原因(yin)，認為(wei)是三種因(yin)素共同作用造成(cheng)：

1、來自地心的熱力使(shi)湖底的溫度上升(sheng)，進(jin)而使(shi)水維持液態

2、厚重冰層(ceng)造成的(de)(de)巨大壓力使水的(de)(de)凝固(gu)點下降

3、厚實的(de)冰層使湖水(shui)與(yu)南極地表寒冷的(de)空氣隔離

地(di)球(qiu)上沒(mei)有任何地(di)方有濃(nong)(nong)(nong)度(du)如此之高的氧氣(qi)。任何在此生活的生物(wu)必須要有應付(fu)高氧氣(qi)濃(nong)(nong)(nong)度(du)的能力。它們必須演化出特(te)殊的構造，像是特(te)殊的酵(jiao)素，確保它們不被高濃(nong)(nong)(nong)度(du)氧氣(qi)影響。

沃斯托克湖的(de)環境(jing)與木星的(de)其中(zhong)一個衛星，木衛二(er)非常相似。假(jia)若能在沃斯托克湖中(zhong)發現生物的(de)存在，或(huo)許(xu)能夠為“木衛二(er)冰(bing)層下的(de)海洋(yang)中(zhong)是否(fou)存在生命”的(de)爭論提供有力(li)的(de)證據(ju)。

生態環境

沃(wo)(wo)斯(si)(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)(hu)(hu)是(shi)一個貧養(yang)的(缺少養(yang)分的)極(ji)端環境。湖(hu)(hu)(hu)水(shui)(shui)為(wei)氧(yang)氣(qi)(qi)的過(guo)飽(bao)和溶(rong)(rong)液，濃(nong)度約為(wei)一般淡(dan)水(shui)(shui)湖(hu)(hu)(hu)泊的50倍。造成(cheng)(cheng)這個現象的原因極(ji)有可(ke)能是(shi)沃(wo)(wo)斯(si)(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)(hu)(hu)上方的沉重(zhong)冰(bing)冠造成(cheng)(cheng)的壓(ya)力。氧(yang)氣(qi)(qi)及其他氣(qi)(qi)體(ti)不(bu)只溶(rong)(rong)解在(zai)水(shui)(shui)中，還形(xing)成(cheng)(cheng)晶籠(clathrate)。晶籠是(shi)指溶(rong)(rong)于水(shui)(shui)中的氣(qi)(qi)體(ti)分子，在(zai)水(shui)(shui)結(jie)冰(bing)時(shi)(shi)，被(bei)二十(shi)(shi)幾個水(shui)(shui)分子所圍成(cheng)(cheng)之正十(shi)(shi)二面(mian)體(ti)關起來的晶體(ti)結(jie)構。晶籠結(jie)構的外(wai)表看起來就像是(shi)冰(bing)塊(kuai)一般。這種晶籠只在(zai)高壓(ya)環境，例如沃(wo)(wo)斯(si)(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)(hu)(hu)或深海(hai)形(xing)成(cheng)(cheng)，在(zai)一般壓(ya)力下是(shi)不(bu)穩定的。因為(wei)這樣，當水(shui)(shui)從沃(wo)(wo)斯(si)(si)托(tuo)克(ke)湖(hu)(hu)(hu)被(bei)釋放出來時(shi)(shi)，可(ke)能會像搖過(guo)的汽(qi)水(shui)(shui)一樣噴出。

發現研究

1960年(nian)，俄(e)國地理學家安德里．卡(ka)皮查飛(fei)越沃斯(si)托克地區上(shang)空(kong)，發(fa)現冰(bing)原上(shang)有(you)一個(ge)巨大的(de)平坦地區。他認為冰(bing)川下有(you)一個(ge)湖。但(dan)這個(ge)看法(fa)在當(dang)時沒有(you)引起人們的(de)重視。

在(zai)(zai)(zai)1996年，俄羅斯(si)和英國的(de)科(ke)學家借由許多資料的(de)分析，發現(xian)了這個(ge)湖(hu)的(de)存在(zai)(zai)(zai)。這些資料包括了透(tou)冰(bing)雷達、鐳射高(gao)度計及重力(li)測量(liang)儀。科(ke)學家已證實，沃斯(si)托(tuo)克湖(hu)擁有大(da)量(liang)的(de)液態(tai)水，盡管這些水被封存在(zai)(zai)(zai)厚實的(de)冰(bing)冠之下。因此沃斯(si)托(tuo)克湖(hu)有可能是地球上(shang)水量(liang)變動最(zui)小的(de)湖(hu)泊。它所擁有的(de)水非(fei)常古老(lao)，大(da)約在(zai)(zai)(zai)一百(bai)萬(wan)年前形成。

核心

在沃斯(si)托克(ke)研(yan)究站的(de)研(yan)究者們，在1998年挖出了世界上最長的(de)冰(bing)核(即冰(bing)的(de)核心，其中的(de)氣泡(pao)能(neng)夠紀(ji)錄過去此地區(qu)的(de)大氣組成)。俄國(guo)及(ji)美國(guo)的(de)研(yan)究團隊鉆入3623米深。檢驗發(fa)現(xian)，冰(bing)核最底(di)部約(yue)有(you)420,000年的(de)歷史。這表示沃斯(si)托克(ke)湖(hu)至少五十萬(wan)年前就(jiu)已經(jing)被封在冰(bing)層之下了。為避免(mian)可能(neng)的(de)污染，鉆探(tan)作業在距離湖(hu)120米處停止，且鉆探(tan)的(de)孔也被封住。

在這個冰核中，尤其是(shi)核心底(di)部(bu)凍結的(de)(de)湖水，找到(dao)了微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)活動的(de)(de)證據(ju)。這使科學家認為沃斯托克湖這類(lei)的(de)(de)環境仍能有生(sheng)命存在。沃斯托克湖是(shi)個非常獨特的(de)(de)棲息地(di)，棲息在此(ci)的(de)(de)可能包括(kuo)古菌及五(wu)十萬年前演(yan)化出的(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)。

在2005年(nian)，一個由德國、日(ri)本及俄羅斯(si)科(ke)學家組成的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)小組發現，沃斯(si)托克湖(hu)(hu)(hu)有潮汐現象。隨著(zhu)太陽及月亮相(xiang)(xiang)對位置的(de)(de)(de)改變，湖(hu)(hu)(hu)水(shui)表面有1-2厘米的(de)(de)(de)升降。這(zhe)些研(yan)究(jiu)者推(tui)測，湖(hu)(hu)(hu)水(shui)表面的(de)(de)(de)運(yun)動(dong)就像幫浦一樣，使整(zheng)個湖(hu)(hu)(hu)泊的(de)(de)(de)水(shui)循環運(yun)動(dong)。倘若湖(hu)(hu)(hu)中有微生物存在，這(zhe)對它們的(de)(de)(de)生存有相(xiang)(xiang)當大的(de)(de)(de)幫助，因為湖(hu)(hu)(hu)中的(de)(de)(de)物質可借(jie)由這(zhe)種運(yun)動(dong)循環。

2006年(nian)1月，由(you)美國哥倫比亞大學科學家羅賓·貝爾領(ling)導的研究小組，利用最新的衛星影像、測高(gao)與(yu)透冰雷達資料(liao)，首次估(gu)算出它們的大小及深度，結果發表(biao)在2月份的《地球物理研究通(tong)訊》上。這兩個湖(hu)被命(ming)名為(wei)90°E湖(hu)及蘇維埃湖(hu)(Lake Sovetskaya)。這兩個湖(hu)被埋在約(yue)4000米厚的冰層下，90°E湖(hu)面積(ji)約(yue)為(wei)2000平方公里(li)，面積(ji)略(lve)等于臺北縣；蘇維埃湖(hu)略(lve)小、約(yue)1600平方公里(li)。

科學(xue)家認為，南極(ji)的(de)(de)各(ge)個(ge)(ge)(ge)地(di)下水(shui)(shui)(shui)體可能由活水(shui)(shui)(shui)河流(liu)(liu)網(wang)連(lian)接(jie)在(zai)一起(qi)。冰(bing)河學(xue)家鄧肯·溫納姆(Duncan Wingham，來自倫敦(dun)大(da)學(xue)學(xue)院)及(ji)馬丁·斯格(ge)特(Martin Siegert，來自布里斯托大(da)學(xue))在(zai)2006年的(de)(de)《自然》上發表了一篇文章說明了這(zhe)個(ge)(ge)(ge)理論。他們(men)代表倫敦(dun)大(da)學(xue)自然環境研究委員(yuan)會(hui)極(ji)地(di)觀測(ce)與模(mo)擬中(zhong)心進行(xing)這(zhe)項觀測(ce)。他們(men)使(shi)(shi)用歐(ou)洲航天(tian)局的(de)(de)ERS-2衛星，以(yi)雷達對南極(ji)東部進行(xing)觀察，結(jie)果(guo)發現(xian)一些相隔(ge)數(shu)百公里的(de)(de)場所(suo)，其表面高度變化(hua)是相同的(de)(de)，這(zhe)使(shi)(shi)他們(men)相信(xin)該處有水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)運動(dong)存(cun)在(zai)。科學(xue)家相信(xin)在(zai)各(ge)河流(liu)(liu)間(jian)經常(chang)會(hui)發生水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)流(liu)(liu)動(dong)，相當于泰(tai)晤士河的(de)(de)規模(mo)。在(zai)絕大(da)多數(shu)時間(jian)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)流(liu)(liu)量非(fei)常(chang)小(xiao)，但因為冰(bing)層厚度的(de)(de)變化(hua)進而使(shi)(shi)湖泊(bo)的(de)(de)壓力(li)改(gai)變。當一個(ge)(ge)(ge)湖泊(bo)的(de)(de)壓力(li)過大(da)時便會(hui)發生洪水(shui)(shui)(shui)，迫使(shi)(shi)一個(ge)(ge)(ge)湖泊(bo)的(de)(de)湖水(shui)(shui)(shui)沿著(zhu)河道流(liu)(liu)向另(ling)一個(ge)(ge)(ge)湖泊(bo)。

2012年(nian)1月3日，《自(zi)然(ran)》雜志對2012年(nian)的(de)重要(yao)科(ke)學發現及事件進行了展望(wang)，俄羅(luo)斯研究(jiu)人員希望(wang)能(neng)夠完成對南極洲冰原10到(dao)50米(mi)的(de)冰層鉆探，從而可以接觸到(dao)沃斯托(tuo)克湖進行科(ke)學研究(jiu)。

2012年2月(yue)，經過長達(da)20年的(de)(de)努力，俄(e)羅斯科學家最終鉆透近4000米的(de)(de)南極(ji)冰(bing)(bing)層，抵(di)達(da)已經被(bei)埋入冰(bing)(bing)層下2000萬年之久的(de)(de)沃斯托克湖(hu)。美國蒙大拿(na)州(zhou)大學生(sheng)物(wu)學家、資(zi)深南極(ji)研(yan)究員(yuan)約翰·普利斯庫教授表示，他(ta)認為能夠在湖(hu)中發現奇(qi)特(te)生(sheng)物(wu)。

2012年3月1日(ri)，俄羅斯南極科(ke)考人員在南極中(zhong)山站舉行的學(xue)術交流(liu)會(hui)后表示，俄羅斯已經取得沃斯托克(ke)湖的部分(fen)水(shui)樣，將通過分(fen)析研究，進一(yi)步了解(jie)該(gai)湖泊(bo)水(shui)質、湖水(shui)中(zhong)是(shi)否存在生(sheng)命形態等。

分析

俄羅斯(si)的科學家進行沃(wo)斯(si)托克(ke)湖(hu)的鉆探(tan)計劃(hua)，在(zai)2007年可以鉆透3600米左右的冰層，并取(qu)得湖(hu)水進行分析(xi)。

關(guan)于南極冰(bing)(bing)(bing)層下(xia)冰(bing)(bing)(bing)川下(xia)湖(hu)(hu)泊(bo)的(de)存(cun)在(zai)(zai)是(shi)(shi)上(shang)個(ge)世紀70年(nian)(nian)代通(tong)過(guo)機(ji)載雷達探通(tong)技術預測出(chu)的(de)，而較(jiao)大的(de)冰(bing)(bing)(bing)川－－蘭伯特冰(bing)(bing)(bing)川下(xia)的(de)沃斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)(ke)湖(hu)(hu)到(dao)1996年(nian)(nian)才發(fa)現(xian)。迄今，已經發(fa)現(xian)的(de)冰(bing)(bing)(bing)川下(xia)湖(hu)(hu)泊(bo)不(bu)少于70個(ge)。這(zhe)些(xie)湖(hu)(hu)泊(bo)在(zai)(zai)保(bao)護與大氣層隔絕數百萬年(nian)(nian)的(de)原始(shi)環境方面(mian)可(ke)能(neng)(neng)起著獨特的(de)作用(yong)。一項令人吃驚的(de)發(fa)現(xian)表明，沃斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)(ke)湖(hu)(hu)冰(bing)(bing)(bing)芯含有由(you)冰(bing)(bing)(bing)川下(xia)的(de)水冷卻而形成的(de)很多米長的(de)冰(bing)(bing)(bing).世界溫度較(jiao)低地方,1983年(nian)(nian)7月21日，在(zai)(zai)南極洲的(de)沃斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)(ke)記錄下(xia)低溫攝(she)氏零(ling)下(xia)89.2度。那比(bi)正常室(shi)溫低100度！這(zhe)個(ge)至少三千(qian)萬年(nian)(nian)歷史的(de)湖(hu)(hu)泊(bo)是(shi)(shi)太陽系(xi)其它星球的(de)冰(bing)(bing)(bing)封海洋的(de)一個(ge)樣品，有科(ke)(ke)學家認為沃斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)(ke)湖(hu)(hu)可(ke)能(neng)(neng)擁有一些(xie)從未發(fa)現(xian)過(guo)的(de)生命形式，但科(ke)(ke)學界現(xian)時的(de)看法是(shi)(shi)﹐由(you)于沃斯(si)托(tuo)克(ke)(ke)(ke)湖(hu)(hu)過(guo)于遠離面(mian)層影(ying)響﹐除(chu)了最(zui)原始(shi)的(de)微(wei)生物之(zhi)外(wai)﹐不(bu)可(ke)能(neng)(neng)有其它東西。