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地理環境

沃(wo)斯托克湖(hu)位(wei)在(zai)南極洲的(de)(de)東部，長(chang)約(yue)為250公里，寬約(yue)為50公里(在(zai)最長(chang)的(de)(de)點上)，大約(yue)和五大湖(hu)中(zhong)(zhong)安(an)大略(lve)湖(hu)的(de)(de)大小相等。沃(wo)斯托克湖(hu)被(bei)一(yi)個(ge)山脊分成兩個(ge)主要的(de)(de)盆(pen)地(di)構(gou)造，該山脊的(de)(de)深度(du)約(yue)為200米。而(er)兩個(ge)盆(pen)地(di)中(zhong)(zhong)，北方(fang)(fang)的(de)(de)盆(pen)地(di)約(yue)深400米，南方(fang)(fang)的(de)(de)盆(pen)地(di)約(yue)深800米。因為被(bei)沃(wo)斯托克湖(hu)分為兩個(ge)盆(pen)地(di)構(gou)造，所以科學(xue)家們(men)認為，這(zhe)兩個(ge)獨(du)立生(sheng)態(tai)系的(de)(de)化學(xue)、生(sheng)物因子應該都不太相同。沃(wo)斯托克湖(hu)面積15,690平方(fang)(fang)公里。估計的(de)(de)湖(hu)水(shui)體積約(yue)為5400立方(fang)(fang)公里，且皆為未凍結的(de)(de)淡水(shui)。2005年(nian)5月，科學(xue)家在(zai)湖(hu)的(de)(de)中(zhong)(zhong)央(yang)發現了一(yi)座島嶼。

存在原因

沃斯托克湖的(de)(de)平均水溫為-3℃。使(shi)水在其凝固(gu)點(dian)以下還(huan)能以液態(tai)存在的(de)(de)原因，認為是(shi)三種(zhong)因素共同作用造成：

1、來自地心的熱力使湖底(di)的溫度上(shang)升，進而使水維持液態

2、厚(hou)重冰層造成的巨大壓力使水的凝固點(dian)下降(jiang)

3、厚實(shi)的(de)冰層使湖水與南極地表(biao)寒(han)冷的(de)空氣隔離

地(di)(di)球(qiu)上沒有(you)任何(he)地(di)(di)方有(you)濃度如此之(zhi)高(gao)的(de)(de)氧氣(qi)。任何(he)在此生活的(de)(de)生物必(bi)須要(yao)有(you)應付高(gao)氧氣(qi)濃度的(de)(de)能(neng)力。它(ta)們必(bi)須演化出特(te)殊(shu)的(de)(de)構造，像(xiang)是(shi)特(te)殊(shu)的(de)(de)酵素(su)，確保它(ta)們不被高(gao)濃度氧氣(qi)影(ying)響。

沃斯托(tuo)克(ke)湖的(de)(de)環境(jing)與木星的(de)(de)其中(zhong)(zhong)一個衛(wei)星，木衛(wei)二非常相似。假若能在沃斯托(tuo)克(ke)湖中(zhong)(zhong)發現生物的(de)(de)存在，或許能夠(gou)為“木衛(wei)二冰層下的(de)(de)海洋中(zhong)(zhong)是否存在生命(ming)”的(de)(de)爭論提供有(you)力(li)的(de)(de)證據。

生態環境

沃(wo)斯托克湖是一個(ge)貧(pin)養(yang)的(de)(de)(缺(que)少養(yang)分的(de)(de))極(ji)端環境(jing)。湖水(shui)(shui)為(wei)氧氣的(de)(de)過飽和溶液，濃度約為(wei)一般(ban)(ban)淡水(shui)(shui)湖泊的(de)(de)50倍。造(zao)成(cheng)這(zhe)個(ge)現象的(de)(de)原因極(ji)有可能是沃(wo)斯托克湖上方的(de)(de)沉重冰(bing)冠造(zao)成(cheng)的(de)(de)壓(ya)力(li)。氧氣及其(qi)他(ta)氣體不(bu)只溶解在水(shui)(shui)中，還形成(cheng)晶(jing)(jing)籠(clathrate)。晶(jing)(jing)籠是指(zhi)溶于水(shui)(shui)中的(de)(de)氣體分子，在水(shui)(shui)結冰(bing)時，被(bei)二十幾個(ge)水(shui)(shui)分子所圍成(cheng)之正(zheng)十二面體關起來的(de)(de)晶(jing)(jing)體結構。晶(jing)(jing)籠結構的(de)(de)外表看(kan)起來就像(xiang)(xiang)是冰(bing)塊一般(ban)(ban)。這(zhe)種晶(jing)(jing)籠只在高(gao)壓(ya)環境(jing)，例(li)如(ru)沃(wo)斯托克湖或深(shen)海形成(cheng)，在一般(ban)(ban)壓(ya)力(li)下(xia)是不(bu)穩定的(de)(de)。因為(wei)這(zhe)樣，當(dang)水(shui)(shui)從沃(wo)斯托克湖被(bei)釋(shi)放出來時，可能會像(xiang)(xiang)搖過的(de)(de)汽(qi)水(shui)(shui)一樣噴出。

發現研究

1960年(nian)，俄國(guo)地(di)理學家安德里．卡皮(pi)查(cha)飛越沃(wo)斯托克地(di)區(qu)上空，發(fa)現(xian)冰(bing)原上有一(yi)個巨(ju)大(da)的平坦地(di)區(qu)。他認(ren)為冰(bing)川下有一(yi)個湖。但這(zhe)個看法在當時沒(mei)有引起人們(men)的重(zhong)視。

在(zai)1996年，俄羅(luo)斯和(he)英國的科學(xue)家借由許多資(zi)料的分(fen)析，發現了(le)這(zhe)個湖的存(cun)在(zai)。這(zhe)些資(zi)料包括(kuo)了(le)透冰(bing)雷達、鐳射高(gao)度計及(ji)重力測量儀。科學(xue)家已證實，沃(wo)(wo)斯托克(ke)湖擁有大(da)量的液(ye)態水，盡(jin)管這(zhe)些水被封存(cun)在(zai)厚實的冰(bing)冠(guan)之下。因(yin)此(ci)沃(wo)(wo)斯托克(ke)湖有可能是(shi)地(di)球(qiu)上水量變動(dong)最小(xiao)的湖泊(bo)。它所擁有的水非常古老，大(da)約在(zai)一(yi)百萬年前形成。

核心

在(zai)(zai)沃斯托(tuo)(tuo)克研(yan)(yan)究站的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究者們，在(zai)(zai)1998年挖出了世(shi)界上最(zui)長的(de)(de)(de)冰核(即冰的(de)(de)(de)核心，其中(zhong)的(de)(de)(de)氣(qi)泡能夠(gou)紀錄過去此地(di)區的(de)(de)(de)大氣(qi)組成(cheng))。俄國及美國的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究團(tuan)隊(dui)鉆入(ru)3623米深。檢驗發現(xian)，冰核最(zui)底部約有420,000年的(de)(de)(de)歷史。這表(biao)示沃斯托(tuo)(tuo)克湖(hu)至少(shao)五十萬年前就已經被封(feng)在(zai)(zai)冰層之下(xia)了。為(wei)避免可能的(de)(de)(de)污染(ran)，鉆探(tan)作(zuo)業在(zai)(zai)距離湖(hu)120米處(chu)停止，且鉆探(tan)的(de)(de)(de)孔也被封(feng)住(zhu)。

在這個冰核中，尤其是(shi)核心底部凍(dong)結的(de)湖(hu)(hu)水，找到了微生物活動的(de)證據。這使科(ke)學家認(ren)為沃(wo)斯(si)托克湖(hu)(hu)這類的(de)環(huan)境仍能(neng)有(you)生命存在。沃(wo)斯(si)托克湖(hu)(hu)是(shi)個非常獨特的(de)棲(qi)息(xi)地，棲(qi)息(xi)在此(ci)的(de)可能(neng)包(bao)括古菌及五十萬年(nian)前演化出的(de)微生物。

在(zai)(zai)2005年(nian)，一個由(you)(you)德國、日本及俄羅斯(si)科學家組(zu)成(cheng)的(de)研究(jiu)小(xiao)組(zu)發現，沃斯(si)托克湖(hu)有(you)潮汐(xi)現象。隨(sui)著太陽(yang)及月亮相(xiang)對位置(zhi)的(de)改變，湖(hu)水表面(mian)有(you)1-2厘米(mi)的(de)升降。這些研究(jiu)者推測，湖(hu)水表面(mian)的(de)運動(dong)就像幫(bang)(bang)浦一樣，使整個湖(hu)泊的(de)水循環運動(dong)。倘若湖(hu)中有(you)微(wei)生(sheng)物存在(zai)(zai)，這對它們的(de)生(sheng)存有(you)相(xiang)當大的(de)幫(bang)(bang)助，因為湖(hu)中的(de)物質可借由(you)(you)這種(zhong)運動(dong)循環。

2006年(nian)1月(yue)，由美國哥(ge)倫比亞大學(xue)科(ke)學(xue)家(jia)羅賓·貝爾領導的(de)研(yan)究小(xiao)組，利用最新的(de)衛星影像(xiang)、測高與(yu)透冰雷達資料，首次估算出它們的(de)大小(xiao)及(ji)深度(du)，結果發表在(zai)2月(yue)份(fen)的(de)《地球物理研(yan)究通訊(xun)》上。這兩(liang)個湖(hu)被命(ming)名為(wei)90°E湖(hu)及(ji)蘇維埃(ai)湖(hu)(Lake Sovetskaya)。這兩(liang)個湖(hu)被埋在(zai)約(yue)4000米(mi)厚的(de)冰層下，90°E湖(hu)面(mian)積約(yue)為(wei)2000平方(fang)公里(li)，面(mian)積略(lve)等于臺北縣；蘇維埃(ai)湖(hu)略(lve)小(xiao)、約(yue)1600平方(fang)公里(li)。

科學家認(ren)為，南(nan)極(ji)的(de)(de)(de)各個地下水(shui)(shui)體(ti)可(ke)能由活水(shui)(shui)河(he)流(liu)網連接(jie)在一起。冰(bing)(bing)河(he)學家鄧(deng)肯·溫納姆(Duncan Wingham，來(lai)自(zi)倫敦大學學院(yuan))及馬丁(ding)·斯格特(Martin Siegert，來(lai)自(zi)布里(li)斯托大學)在2006年(nian)的(de)(de)(de)《自(zi)然》上(shang)發表(biao)了(le)一篇(pian)文章說明了(le)這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)個理論。他(ta)們代表(biao)倫敦大學自(zi)然環(huan)境研究委(wei)員會(hui)極(ji)地觀(guan)(guan)測與(yu)模擬中心進行(xing)(xing)這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)項觀(guan)(guan)測。他(ta)們使用歐洲航天局的(de)(de)(de)ERS-2衛星，以雷達對南(nan)極(ji)東部進行(xing)(xing)觀(guan)(guan)察，結(jie)果發現一些相(xiang)隔數百公里(li)的(de)(de)(de)場(chang)所，其表(biao)面高度變化是(shi)相(xiang)同的(de)(de)(de)，這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)使他(ta)們相(xiang)信該(gai)處有水(shui)(shui)的(de)(de)(de)運動存在。科學家相(xiang)信在各河(he)流(liu)間經常會(hui)發生水(shui)(shui)的(de)(de)(de)流(liu)動，相(xiang)當于泰晤士河(he)的(de)(de)(de)規模。在絕大多數時間這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)個流(liu)量非常小，但因(yin)為冰(bing)(bing)層(ceng)厚度的(de)(de)(de)變化進而使湖(hu)(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)壓力(li)改變。當一個湖(hu)(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)壓力(li)過(guo)大時便會(hui)發生洪水(shui)(shui)，迫使一個湖(hu)(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)湖(hu)(hu)(hu)水(shui)(shui)沿著河(he)道流(liu)向另一個湖(hu)(hu)(hu)泊(bo)。

2012年1月3日，《自然(ran)》雜(za)志(zhi)對(dui)2012年的重(zhong)要(yao)科學發現及事(shi)件進(jin)行了(le)展望，俄(e)羅(luo)斯(si)研(yan)(yan)究人員希望能(neng)夠完成對(dui)南極洲(zhou)冰原10到50米的冰層鉆探，從(cong)而可以接(jie)觸到沃斯(si)托(tuo)克湖進(jin)行科學研(yan)(yan)究。

2012年(nian)2月，經過長達20年(nian)的(de)(de)努力(li)，俄羅斯(si)科學(xue)家最終鉆透近4000米的(de)(de)南極(ji)冰層，抵(di)達已經被埋(mai)入冰層下2000萬年(nian)之久(jiu)的(de)(de)沃斯(si)托克湖。美國蒙大(da)拿州(zhou)大(da)學(xue)生(sheng)物學(xue)家、資(zi)深南極(ji)研(yan)究員約翰(han)·普利斯(si)庫(ku)教授表(biao)示，他認為能夠(gou)在湖中發現奇特生(sheng)物。

2012年3月(yue)1日，俄(e)(e)羅斯南極科考人員(yuan)在南極中(zhong)(zhong)山(shan)站舉行(xing)的學術交流會后表(biao)示，俄(e)(e)羅斯已經取(qu)得沃斯托(tuo)克湖的部分水(shui)樣，將(jiang)通(tong)過(guo)分析研究，進一步了解該湖泊水(shui)質、湖水(shui)中(zhong)(zhong)是否(fou)存在生命形(xing)態等。

分析

俄羅斯的科學(xue)家進(jin)行(xing)沃斯托克湖的鉆(zhan)探計(ji)劃，在2007年可以鉆(zhan)透(tou)3600米左(zuo)右的冰(bing)層，并取得湖水進(jin)行(xing)分析。

關于(yu)南極(ji)冰(bing)(bing)層(ceng)下(xia)(xia)冰(bing)(bing)川(chuan)(chuan)下(xia)(xia)湖泊(bo)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)是(shi)上個世紀70年(nian)代通過機(ji)載(zai)雷達探通技(ji)術預測出的(de)(de)(de)(de)，而較大(da)的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)川(chuan)(chuan)－－蘭(lan)伯特(te)冰(bing)(bing)川(chuan)(chuan)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)沃斯(si)托克(ke)湖到(dao)1996年(nian)才發現。迄今，已經發現的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)川(chuan)(chuan)下(xia)(xia)湖泊(bo)不少(shao)于(yu)70個。這(zhe)些湖泊(bo)在(zai)保護與大(da)氣層(ceng)隔絕數百(bai)萬(wan)年(nian)的(de)(de)(de)(de)原始環境方(fang)面可能起著(zhu)獨(du)特(te)的(de)(de)(de)(de)作用。一項令(ling)人吃(chi)驚的(de)(de)(de)(de)發現表明(ming)，沃斯(si)托克(ke)湖冰(bing)(bing)芯含有(you)由(you)冰(bing)(bing)川(chuan)(chuan)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)水冷卻而形成的(de)(de)(de)(de)很多米長的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing).世界(jie)溫度(du)較低(di)地方(fang),1983年(nian)7月21日，在(zai)南極(ji)洲的(de)(de)(de)(de)沃斯(si)托克(ke)記錄下(xia)(xia)低(di)溫攝氏零下(xia)(xia)89.2度(du)。那比正常室溫低(di)100度(du)！這(zhe)個至少(shao)三千萬(wan)年(nian)歷史的(de)(de)(de)(de)湖泊(bo)是(shi)太陽系(xi)其(qi)它(ta)星球的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)封海洋的(de)(de)(de)(de)一個樣(yang)品，有(you)科學家認為(wei)沃斯(si)托克(ke)湖可能擁有(you)一些從未(wei)發現過的(de)(de)(de)(de)生命形式，但科學界(jie)現時的(de)(de)(de)(de)看法(fa)是(shi)﹐由(you)于(yu)沃斯(si)托克(ke)湖過于(yu)遠離(li)面層(ceng)影響﹐除了最原始的(de)(de)(de)(de)微生物之外﹐不可能有(you)其(qi)它(ta)東西。