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地理環(huán)境

沃斯托克湖位在南極洲的東部，長(zhǎng)約為250公里，寬約為50公里(在最長(zhǎng)的點(diǎn)上)，大約和五大湖中安大略湖的大小相等。沃斯托克湖被一個(gè)山脊分成兩個(gè)主要的盆地構(gòu)造，該山脊的深度約為200米。而兩個(gè)盆地中，北方的盆地約深400米，南方的盆地約深800米。因?yàn)楸晃炙雇锌撕譃閮蓚€(gè)盆地構(gòu)造，所以科學(xué)家們認(rèn)為，這兩個(gè)獨(dú)立生態(tài)系的化學(xué)、生物因子應(yīng)該都不太相同。沃斯托克湖面積15,690平方公里。估計(jì)的湖水體積約為5400立方公里，且皆為未凍結(jié)的淡水。2005年5月，科學(xué)家在湖的中央發(fā)現(xiàn)了一座島嶼。

存在原因

沃斯托克湖的平均水溫為-3℃。使水在其凝固點(diǎn)以下還能以液態(tài)存在的原因，認(rèn)為是三種因素共同作用造成：

1、來(lái)自地心的熱力使湖底的溫度上升，進(jìn)而使水維持液態(tài)

2、厚重冰層造成的巨大壓力使水的凝固點(diǎn)下降

3、厚實(shí)的冰層使湖水與南極地表寒冷的空氣隔離

地球上沒(méi)有任何地方有濃度如此之高的氧氣。任何在此生活的生物必須要有應(yīng)付高氧氣濃度的能力。它們必須演化出特殊的構(gòu)造，像是特殊的酵素，確保它們不被高濃度氧氣影響。

沃斯托克湖的環(huán)境與木星的其中一個(gè)衛(wèi)星，木衛(wèi)二非常相似。假若能在沃斯托克湖中發(fā)現(xiàn)生物的存在，或許能夠?yàn)椤澳拘l(wèi)二冰層下的海洋中是否存在生命”的爭(zhēng)論提供有力的證據(jù)。

生態(tài)環(huán)境

沃斯托克湖是一個(gè)貧養(yǎng)的(缺少養(yǎng)分的)極端環(huán)境。湖水為氧氣的過(guò)飽和溶液，濃度約為一般淡水湖泊的50倍。造成這個(gè)現(xiàn)象的原因極有可能是沃斯托克湖上方的沉重冰冠造成的壓力。氧氣及其他氣體不只溶解在水中，還形成晶籠(clathrate)。晶籠是指溶于水中的氣體分子，在水結(jié)冰時(shí)，被二十幾個(gè)水分子所圍成之正十二面體關(guān)起來(lái)的晶體結(jié)構(gòu)。晶籠結(jié)構(gòu)的外表看起來(lái)就像是冰塊一般。這種晶籠只在高壓環(huán)境，例如沃斯托克湖或深海形成，在一般壓力下是不穩(wěn)定的。因?yàn)檫@樣，當(dāng)水從沃斯托克湖被釋放出來(lái)時(shí)，可能會(huì)像搖過(guò)的汽水一樣噴出。

發(fā)現(xiàn)研究

1960年，俄國(guó)地理學(xué)家安德里．卡皮查飛越沃斯托克地區(qū)上空，發(fā)現(xiàn)冰原上有一個(gè)巨大的平坦地區(qū)。他認(rèn)為冰川下有一個(gè)湖。但這個(gè)看法在當(dāng)時(shí)沒(méi)有引起人們的重視。

在1996年，俄羅斯和英國(guó)的科學(xué)家借由許多資料的分析，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)湖的存在。這些資料包括了透冰雷達(dá)、鐳射高度計(jì)及重力測(cè)量?jī)x。科學(xué)家已證實(shí)，沃斯托克湖擁有大量的液態(tài)水，盡管這些水被封存在厚實(shí)的冰冠之下。因此沃斯托克湖有可能是地球上水量變動(dòng)最小的湖泊。它所擁有的水非常古老，大約在一百萬(wàn)年前形成。

核心

在沃斯托克研究站的研究者們，在1998年挖出了世界上最長(zhǎng)的冰核(即冰的核心，其中的氣泡能夠紀(jì)錄過(guò)去此地區(qū)的大氣組成)。俄國(guó)及美國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)鉆入3623米深。檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，冰核最底部約有420,000年的歷史。這表示沃斯托克湖至少五十萬(wàn)年前就已經(jīng)被封在冰層之下了。為避免可能的污染，鉆探作業(yè)在距離湖120米處停止，且鉆探的孔也被封住。

在這個(gè)冰核中，尤其是核心底部?jī)鼋Y(jié)的湖水，找到了微生物活動(dòng)的證據(jù)。這使科學(xué)家認(rèn)為沃斯托克湖這類的環(huán)境仍能有生命存在。沃斯托克湖是個(gè)非常獨(dú)特的棲息地，棲息在此的可能包括古菌及五十萬(wàn)年前演化出的微生物。

在2005年，一個(gè)由德國(guó)、日本及俄羅斯科學(xué)家組成的研究小組發(fā)現(xiàn)，沃斯托克湖有潮汐現(xiàn)象。隨著太陽(yáng)及月亮相對(duì)位置的改變，湖水表面有1-2厘米的升降。這些研究者推測(cè)，湖水表面的運(yùn)動(dòng)就像幫浦一樣，使整個(gè)湖泊的水循環(huán)運(yùn)動(dòng)。倘若湖中有微生物存在，這對(duì)它們的生存有相當(dāng)大的幫助，因?yàn)楹械奈镔|(zhì)可借由這種運(yùn)動(dòng)循環(huán)。

2006年1月，由美國(guó)哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家羅賓·貝爾領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用最新的衛(wèi)星影像、測(cè)高與透冰雷達(dá)資料，首次估算出它們的大小及深度，結(jié)果發(fā)表在2月份的《地球物理研究通訊》上。這兩個(gè)湖被命名為90°E湖及蘇維埃湖(Lake Sovetskaya)。這兩個(gè)湖被埋在約4000米厚的冰層下，90°E湖面積約為2000平方公里，面積略等于臺(tái)北縣；蘇維埃湖略小、約1600平方公里。

科學(xué)家認(rèn)為，南極的各個(gè)地下水體可能由活水河流網(wǎng)連接在一起。冰河學(xué)家鄧肯·溫納姆(Duncan Wingham，來(lái)自倫敦大學(xué)學(xué)院)及馬丁·斯格特(Martin Siegert，來(lái)自布里斯托大學(xué))在2006年的《自然》上發(fā)表了一篇文章說(shuō)明了這個(gè)理論。他們代表倫敦大學(xué)自然環(huán)境研究委員會(huì)極地觀測(cè)與模擬中心進(jìn)行這項(xiàng)觀測(cè)。他們使用歐洲航天局的ERS-2衛(wèi)星，以雷達(dá)對(duì)南極東部進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一些相隔數(shù)百公里的場(chǎng)所，其表面高度變化是相同的，這使他們相信該處有水的運(yùn)動(dòng)存在。科學(xué)家相信在各河流間經(jīng)常會(huì)發(fā)生水的流動(dòng)，相當(dāng)于泰晤士河的規(guī)模。在絕大多數(shù)時(shí)間這個(gè)流量非常小，但因?yàn)楸鶎雍穸鹊淖兓M(jìn)而使湖泊的壓力改變。當(dāng)一個(gè)湖泊的壓力過(guò)大時(shí)便會(huì)發(fā)生洪水，迫使一個(gè)湖泊的湖水沿著河道流向另一個(gè)湖泊。

2012年1月3日，《自然》雜志對(duì)2012年的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)及事件進(jìn)行了展望，俄羅斯研究人員希望能夠完成對(duì)南極洲冰原10到50米的冰層鉆探，從而可以接觸到沃斯托克湖進(jìn)行科學(xué)研究。

2012年2月，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)20年的努力，俄羅斯科學(xué)家最終鉆透近4000米的南極冰層，抵達(dá)已經(jīng)被埋入冰層下2000萬(wàn)年之久的沃斯托克湖。美國(guó)蒙大拿州大學(xué)生物學(xué)家、資深南極研究員約翰·普利斯庫(kù)教授表示，他認(rèn)為能夠在湖中發(fā)現(xiàn)奇特生物。

2012年3月1日，俄羅斯南極科考人員在南極中山站舉行的學(xué)術(shù)交流會(huì)后表示，俄羅斯已經(jīng)取得沃斯托克湖的部分水樣，將通過(guò)分析研究，進(jìn)一步了解該湖泊水質(zhì)、湖水中是否存在生命形態(tài)等。

分析

俄羅斯的科學(xué)家進(jìn)行沃斯托克湖的鉆探計(jì)劃，在2007年可以鉆透3600米左右的冰層，并取得湖水進(jìn)行分析。

關(guān)于南極冰層下冰川下湖泊的存在是上個(gè)世紀(jì)70年代通過(guò)機(jī)載雷達(dá)探通技術(shù)預(yù)測(cè)出的，而較大的冰川－－蘭伯特冰川下的沃斯托克湖到1996年才發(fā)現(xiàn)。迄今，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的冰川下湖泊不少于70個(gè)。這些湖泊在保護(hù)與大氣層隔絕數(shù)百萬(wàn)年的原始環(huán)境方面可能起著獨(dú)特的作用。一項(xiàng)令人吃驚的發(fā)現(xiàn)表明，沃斯托克湖冰芯含有由冰川下的水冷卻而形成的很多米長(zhǎng)的冰.世界溫度較低地方,1983年7月21日，在南極洲的沃斯托克記錄下低溫?cái)z氏零下89.2度。那比正常室溫低100度！這個(gè)至少三千萬(wàn)年歷史的湖泊是太陽(yáng)系其它星球的冰封海洋的一個(gè)樣品，有科學(xué)家認(rèn)為沃斯托克湖可能擁有一些從未發(fā)現(xiàn)過(guò)的生命形式，但科學(xué)界現(xiàn)時(shí)的看法是﹐由于沃斯托克湖過(guò)于遠(yuǎn)離面層影響﹐除了最原始的微生物之外﹐不可能有其它東西。