南極探索：冰下湖與血瀑布如何形成及其中奧秘

一條宛如鮮血般紅色的瀑布經泰勒冰川流入麥克默多干河谷——這是南極的一道奇特景觀“血瀑布”。發現這條瀑布的澳大利亞地質學家認為瀑布只是被紅藻染紅。但后來研究人員發現，水之所以呈紅色是因為其中的鐵元素和氧氣反應生成了氧化鐵。而據外媒4月26日報道，科學家現在又發現這種富含鐵元素的水來自於一個冰下鹽湖。

最近，困擾科學家近一個世紀的南極“血瀑布”謎團終於被解開。來自美國的科學家發現，血瀑布的源頭是一個距今100萬年前形成的冰下鹽湖。盡管被埋藏在冰川下百萬年之久，但湖水沒有凍結，血瀑布也不會枯竭。

血瀑布聽起來有點恐怖，但實際上它是南極的一道奇特的景觀——一條瀑布像是撕裂的傷口，水如鮮血一般殷紅。

血瀑布為什麼會“血流成河”？南極的冰下為何還有不結冰的湖水？除了讓血瀑布成為難解之謎外，南極冰下的水世界還藏著哪些秘密？

瀑布“血水”來自冰下湖？

在冰天雪地的南極洲，存在著一處罕見的自然景觀，那就是澳大利亞地質學家於1911年偶然發現的血瀑布，這條宛如鮮血般的紅色瀑布經泰勒冰川流入麥克默多干河谷，因為流淌出的紅色液體好似血液，因此得名血瀑布。

傾瀉著紅色之水的血瀑布與白色的冰川形成鮮明對比，一直令探險者感到困惑不已。對於血瀑布的形成原因，有過很多推測。

起初，因為瀑布的水呈現出鐵鏽一樣的顏色，它被認為是由於某些藻類生長所致。但在2003年，該理論被推翻，研究人員稱出現血瀑布的原因是瀑布的水裡富含鐵元素。當水中的鐵元素接觸到空氣之后，和氧充分反應變成氧化鐵，因此水就變成了血紅色。但又一個問題接踵而來，這種富含鐵元素的鹽水源自哪裡呢？

為了確認鹽水的位置，美國阿拉斯加大學費爾班克斯分校和科羅拉多學院的研究人員使用溫度探針在-19℃的冰川下尋找-5℃的鹵水。

最新研究成果顯示，血瀑布的源頭是一個形成於100萬年前、如今被掩藏在冰川下的大湖。利用回聲定位技術，研究人員可以探測到血瀑布所在的泰勒冰川下的水流運動。這說明盡管被埋藏在冰川下萬年之久，但湖水卻沒有凍結。

冰下湖水緣何沒有凍結？

在很多人的印象中，南極大陸常年被厚厚的白色“被子”——冰蓋覆蓋，為什麼冰蓋下居然會出現沒有凍結的湖水呢？

中國極地研究中心副主任孫波指出，科學界目前認為冰下湖有5種形成原因。第一種是遠古時期存在的水體——可能是內陸湖也可能是跟海水相連的水體，隨著冰蓋的發育，將水體封存起來，形成冰下湖。第二種是冰蓋底部基岩地熱活動異常，溫度過高的基岩地熱將冰蓋底部融化，形成冰下湖。這也是形成冰下湖的一個重要原因，很多冰下湖的成因皆緣於此。第三種是當冰體的厚度超過3000米，並配合冰下基岩地熱活動和冰流過程，冰蓋底部達到了壓力融點，就會融化產生水體，形成冰下湖。第四種原因比較特殊，是冰下有活火山。活火山造成部分冰體融化成水體，形成冰下湖。但這種成因的冰下湖隻存在於西南極，東南極並不存在。第五種是冰蓋底部存在熱岩，熱岩可以持續釋放熱量，因此產生水體形成冰下湖。“雖然每個冰下湖的溫度可能不盡相同，但不管是這5種原因中的哪種原因形成的冰下湖，其水體溫度都在壓力融點之上，因此不會結冰。”孫波說。

其實南極不隻有這一個形成血瀑布的冰下湖，上世紀末，俄羅斯和英國科學家在俄羅斯東方站附近的冰下，發現了地球上最大的冰下湖——東方湖，這也是在南極發現的第一個冰下湖，面積達14000平方千米，被封存在冰蓋之下約4000米處，與世隔絕至少1500萬年。此后，科研人員借助冰雷達、物探手段，又發現了近幾百個冰下湖。

冰下湖蘊藏生命起源線索？

事實上冰下湖遠不止造就了血瀑布這麼簡單，在這個位於冰下約400米的高鹽分湖泊的惡劣環境中，仍然有細菌生存。這些頑強的生命依靠硫和鐵的化合物生活。研究人員稱，自從冰川將這座湖泊掩蓋，創造了如此寒冷、黑暗、無氧的生態環境時起，這種細菌菌落就被與世隔絕了約150萬余年。科學家認為，在如此惡劣的環境中仍有生命存活，也讓人們有理由相信太陽系存在

類似外星生命的可能，比如在火星和木衛二極地的冰蓋之下或許也存在類似的細菌。

除了這個鹽湖中有細菌生存之外，在其他的冰下湖，例如東方湖中還可能暗藏著生命起源的線索。在對提取自東方湖冰蓋底部的冰樣進行研究后，美國生態學家普利斯庫指出，湖中有可能生活著微生物。更重要的是，科學家還估計，渾然天成的環境可能使這個冰下湖在千百萬年中未曾發生變化，這意味著其中可能蘊育著獨立進化的微生物。北京師范大學冰川學專家?存德說：“由於幽暗（無光）、低氧和低營養環境，冰下湖泊中的微生物想必是一種原始生命形態，可能對生命起源有重要線索，所以生命科學家都表現出強烈興趣。”

孫波表示，冰下湖還與海平面的變化存在聯系，動態冰下湖的水會影響冰蓋的穩定性，以致影響全球海平面變化。此外，冰下湖的湖水屬於低溫水，且大部分是低溫淡水，一旦大量低溫冷水排放到大洋，還將會影響全球海洋的溫鹽環流。

冰下湖為啥那麼難看“透”？

因為研究非常少，加上未知領域很多，冰下湖們正成為地球最后的秘密之一。

?存德不無遺憾地說，目前國內外對於冰下湖的研究都不多，究其原因還是研究太難，所有的關於冰下湖的猜測主要還是借助間接方式——如冰雷達形成的。冰雷達或稱無線電回波探測，是冰川學家調查南極冰蓋冰下特征的主要方法。在過去幾十年裡，冰雷達被廣泛用於測量冰蓋厚度、內部構造和冰下地貌，這些參數是計算冰蓋體積和物質平衡、重建過去冰雪積累和消融率以及冰蓋動力和沉積過程的基礎。

“大面積的冰下湖探測是通過機載冰雷達實現的，做出來的底床圖叫bedmap，科研人員通過拼圖，就能把水下的山、湖繪出來。”?存德說，由於人類無法直接觀測到冰下湖，甚至缺少合適的方法做到觀測與無污染採樣，目前對於冰下湖及其生命形態的認知還不夠。“冰下系統的過程、分布、與外界（海洋）的聯系都不清楚。”但正是這樣也更增加了冰下湖的科學魅力。（記者 陳瑜）