南極冰河湖泊寒冷,黑暗,充滿祕密

地球上一半以上的淡水位於南極洲。雖然大部分冰塊都凍結在冰蓋中,但在冰池下面,水流互相流入並流入該大陸周圍的南大洋。瞭解水的流動以及溶質中溶解的水,可以揭示土地上的碳和養分如何支持沿海海洋的生命。

收集有關這些系統生物地球化學的數據是南極比例的一項工作。該團隊從南極西部的冰川湖收集了樣本,並且是該湖論文的主要作者,該論文最近發表在《全球生物地球化學循環》上。

本文將我們對生物學的瞭解以及它在南極冰下的活躍程度與湖中有機碳的組成信息結合在一起。”

冰層下的生命充滿了很多-上面的冰層沒有陽光和壓力,再加上地球核心散發出來的熱量,才使水融化形成湖,因此溫度徘徊在冰點以下。有機碳是微生物的重要食物來源,儘管在8月下旬缺少中西部池塘的青翠混亂,但在冰川湖中仍存在較高濃度的有機碳。取而代之的是,當照相機掉落到冰川湖的井眼中時,該冰川湖是黑暗,寒冷,充滿柔軟蓬鬆的沉積物,並襯有氣泡填充的冰。

湖床看起來比地球更陌生,研究這樣的極端環境確實可以洞悉地球外的生活是什麼樣,或者地球生活如何在類似條件下生存。並不是說人類,企鵝或魚類可以應付它。南極洲冰層以下水域中的生命大部分是微生物。它們仍然顯示出生命跡象-生活,飲食,排洩和垂死的有機碳和其他化學。

利用質量平衡計算,該團隊的研究表明,次冰川湖中的溶解有機碳庫可在4.8年至11.9年內產生。隨著湖水充盈和排水,這花費了幾乎相同的時間,所有這些營養素都滑落並滑向了南冰洋冰封的海岸。根據研究小組的計算,該地區的冰河湖泊提供的有機碳比冰雪覆蓋的下游海洋中的微生物生存所需要的有機碳多5400%。

該湖下游海洋中的冰下沒有光合作用-這限制了可利用的食物和能源,這是您在表層湖或公海中找不到的。 “這個想法是,這些上游的冰川下湖泊可以為生活在南冰雪覆蓋地區的生物提供重要的能量和營養來源。”

雖然冰川湖本身表明上游營養物可能是一個重要因素,但它只是冰雪覆蓋的地下湖泊,溪流和類似河口混合區的複雜數據的單一來源,這些湖經歷季節性和零星的通量。

這絕非易事。他們通過熱水鑽,專門設計的軟管,10升的水採樣瓶,一些沉積物取芯裝置以及一週的夏季極地天氣(可能跌至20度以下)來實現這一目標。機組人員穿著特衛強西裝,所有設備均已徹底清潔。他們還過濾了鑽探水,使其流過幾束紫外線以擊倒微生物汙染,然後對其進行加熱,以利用熱水向湖底開一個約1000米的鑽孔。

現在已經通過鑽頭循環的一些融化的冰水被從孔中移出,因此當湖被刺破時,湖中的水會向上移動到鑽孔中。保持鑽頭的熱水與湖水分開,以保持樣本和湖水清潔。“鑽孔大約需要24小時,而我們將其保持開放幾天;根據設備的不同,收集單個樣本或放下攝像機可能需要兩個小時或更長時間。”

而且孔不斷嘗試重新凍結。

維克-馬喬斯說:“有水,有生命,有冰。” “這些可以教給我們很多有關地球的知識,因為這是一個查看稍微簡化的生態系統的好地方,而無需更多的生物。因此,我們可以回答有關生命的問題,而這些問題在其他地方真的很難回答。”

不利的一面是,在這些環境中,物理-生物相互作用仍然很複雜。本文正在邁向瞭解它們的一步。西南極洲的冰河湖幾乎是與世隔絕的,它們同時揭示了系外行星環境的可能性,同時揭示了我們自己世界的深層水源。


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