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地理環境

沃斯(si)(si)托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)位在南(nan)極(ji)洲(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)東部，長約(yue)為(wei)250公里(li)，寬約(yue)為(wei)50公里(li)(在最長的(de)(de)(de)(de)(de)點上)，大約(yue)和五大湖(hu)(hu)中安大略湖(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)大小相等。沃斯(si)(si)托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)被一個山(shan)(shan)脊分成兩(liang)個主(zhu)要的(de)(de)(de)(de)(de)盆(pen)地構造(zao)，該山(shan)(shan)脊的(de)(de)(de)(de)(de)深度約(yue)為(wei)200米(mi)。而兩(liang)個盆(pen)地中，北方(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)盆(pen)地約(yue)深400米(mi)，南(nan)方(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)盆(pen)地約(yue)深800米(mi)。因為(wei)被沃斯(si)(si)托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)分為(wei)兩(liang)個盆(pen)地構造(zao)，所以科學(xue)家們(men)認(ren)為(wei)，這兩(liang)個獨(du)立生態系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)化學(xue)、生物因子應該都(dou)不太相同。沃斯(si)(si)托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)面積15,690平方(fang)(fang)公里(li)。估計的(de)(de)(de)(de)(de)湖(hu)(hu)水(shui)體積約(yue)為(wei)5400立方(fang)(fang)公里(li)，且皆(jie)為(wei)未凍結的(de)(de)(de)(de)(de)淡(dan)水(shui)。2005年5月(yue)，科學(xue)家在湖(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)中央發現了一座島嶼。

存在原因

沃斯托克湖(hu)的(de)平均水溫為-3℃。使水在其凝固點以(yi)下還能以(yi)液態存在的(de)原因(yin)，認為是三種因(yin)素共同(tong)作(zuo)用造成：

1、來自地(di)心的(de)(de)熱力(li)使湖底的(de)(de)溫度(du)上升(sheng)，進(jin)而使水維(wei)持液態(tai)

2、厚重冰層造(zao)成的巨大壓力使水的凝固(gu)點下降

3、厚(hou)實的(de)(de)冰層使湖(hu)水與南極地表寒冷的(de)(de)空(kong)氣隔離(li)

地(di)(di)球上沒有(you)(you)任何地(di)(di)方有(you)(you)濃(nong)度如此之高的氧氣。任何在(zai)此生(sheng)活的生(sheng)物(wu)必須(xu)要有(you)(you)應(ying)付(fu)高氧氣濃(nong)度的能力。它們必須(xu)演化出特殊的構(gou)造，像是特殊的酵素(su)，確保(bao)它們不被高濃(nong)度氧氣影響。

沃斯托克湖的(de)(de)環境與木星的(de)(de)其中(zhong)一個衛(wei)星，木衛(wei)二非常相似。假(jia)若能(neng)在(zai)沃斯托克湖中(zhong)發現生物的(de)(de)存(cun)在(zai)，或許能(neng)夠為“木衛(wei)二冰層(ceng)下(xia)的(de)(de)海洋中(zhong)是否存(cun)在(zai)生命”的(de)(de)爭論(lun)提(ti)供(gong)有力的(de)(de)證(zheng)據(ju)。

生態環境

沃(wo)(wo)斯托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)是一個(ge)貧養的(de)(de)(de)(de)(缺少養分(fen)的(de)(de)(de)(de))極(ji)端環境。湖(hu)(hu)水(shui)為氧(yang)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)過(guo)飽和溶(rong)液，濃度(du)約為一般(ban)淡水(shui)湖(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)(de)50倍。造成(cheng)(cheng)這(zhe)個(ge)現象的(de)(de)(de)(de)原因極(ji)有可能(neng)是沃(wo)(wo)斯托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)上方的(de)(de)(de)(de)沉重冰(bing)冠造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)壓力。氧(yang)氣(qi)及其他(ta)氣(qi)體(ti)不只(zhi)溶(rong)解(jie)在(zai)(zai)水(shui)中，還形成(cheng)(cheng)晶(jing)籠(clathrate)。晶(jing)籠是指溶(rong)于水(shui)中的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)，在(zai)(zai)水(shui)結冰(bing)時，被二十幾個(ge)水(shui)分(fen)子(zi)所(suo)圍(wei)成(cheng)(cheng)之正十二面體(ti)關起來的(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)結構。晶(jing)籠結構的(de)(de)(de)(de)外表(biao)看起來就像是冰(bing)塊一般(ban)。這(zhe)種晶(jing)籠只(zhi)在(zai)(zai)高(gao)壓環境，例(li)如沃(wo)(wo)斯托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)或深海形成(cheng)(cheng)，在(zai)(zai)一般(ban)壓力下是不穩定的(de)(de)(de)(de)。因為這(zhe)樣，當水(shui)從沃(wo)(wo)斯托(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)被釋放出來時，可能(neng)會像搖過(guo)的(de)(de)(de)(de)汽水(shui)一樣噴出。

發現研究

1960年，俄國地理學家安德(de)里．卡皮查飛越沃斯托克地區上空(kong)，發現(xian)冰(bing)原上有一個巨(ju)大的(de)平坦地區。他認為(wei)冰(bing)川下有一個湖。但這個看(kan)法(fa)在當時沒有引起(qi)人們的(de)重視。

在1996年(nian)，俄羅(luo)斯(si)(si)和(he)英國的(de)(de)(de)科學(xue)(xue)家借(jie)由(you)許多資料(liao)的(de)(de)(de)分析，發現了這個湖的(de)(de)(de)存(cun)在。這些資料(liao)包括了透冰雷達、鐳射高度計及重力測量儀。科學(xue)(xue)家已證實，沃(wo)斯(si)(si)托克湖擁有大(da)量的(de)(de)(de)液態水(shui)，盡管(guan)這些水(shui)被封存(cun)在厚實的(de)(de)(de)冰冠(guan)之(zhi)下。因此沃(wo)斯(si)(si)托克湖有可能(neng)是地(di)球上(shang)水(shui)量變動最小的(de)(de)(de)湖泊(bo)。它(ta)所擁有的(de)(de)(de)水(shui)非常古老，大(da)約(yue)在一(yi)百(bai)萬年(nian)前形成。

核心

在(zai)(zai)沃(wo)斯(si)托(tuo)克研究站的(de)(de)研究者們，在(zai)(zai)1998年(nian)挖出了世界上最長(chang)的(de)(de)冰核(he)(即冰的(de)(de)核(he)心，其中的(de)(de)氣泡(pao)能(neng)夠紀錄(lu)過去此地區(qu)的(de)(de)大氣組(zu)成)。俄國(guo)及美(mei)國(guo)的(de)(de)研究團隊鉆(zhan)入3623米深(shen)。檢(jian)驗發現，冰核(he)最底部約有(you)420,000年(nian)的(de)(de)歷史。這表(biao)示沃(wo)斯(si)托(tuo)克湖至少五十萬年(nian)前就已(yi)經被封在(zai)(zai)冰層(ceng)之下(xia)了。為避免(mian)可(ke)能(neng)的(de)(de)污染，鉆(zhan)探(tan)(tan)作業(ye)在(zai)(zai)距離湖120米處停止，且(qie)鉆(zhan)探(tan)(tan)的(de)(de)孔也(ye)被封住。

在這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)冰(bing)核中，尤其是核心底部(bu)凍結的(de)(de)湖(hu)水，找(zhao)到(dao)了微(wei)生(sheng)物活動的(de)(de)證據。這(zhe)(zhe)(zhe)使科學家(jia)認為(wei)沃斯(si)(si)托(tuo)克湖(hu)這(zhe)(zhe)(zhe)類的(de)(de)環境仍(reng)能有生(sheng)命存在。沃斯(si)(si)托(tuo)克湖(hu)是個(ge)非(fei)常(chang)獨特的(de)(de)棲(qi)(qi)息地(di)，棲(qi)(qi)息在此(ci)的(de)(de)可能包括古(gu)菌及五十萬年前(qian)演化出(chu)的(de)(de)微(wei)生(sheng)物。

在2005年，一個(ge)由德(de)國、日本及(ji)俄羅斯科(ke)學家組(zu)成的(de)(de)研究(jiu)小組(zu)發現(xian)，沃斯托(tuo)克湖(hu)有(you)潮汐現(xian)象。隨著(zhu)太陽及(ji)月亮相(xiang)對位置的(de)(de)改(gai)變，湖(hu)水(shui)表(biao)(biao)面有(you)1-2厘米(mi)的(de)(de)升(sheng)降。這(zhe)(zhe)(zhe)些研究(jiu)者推測，湖(hu)水(shui)表(biao)(biao)面的(de)(de)運(yun)(yun)動(dong)就像幫(bang)浦一樣，使(shi)整(zheng)個(ge)湖(hu)泊的(de)(de)水(shui)循(xun)環運(yun)(yun)動(dong)。倘若湖(hu)中有(you)微生物存在，這(zhe)(zhe)(zhe)對它們的(de)(de)生存有(you)相(xiang)當大的(de)(de)幫(bang)助，因為湖(hu)中的(de)(de)物質(zhi)可借由這(zhe)(zhe)(zhe)種運(yun)(yun)動(dong)循(xun)環。

2006年1月(yue)，由美(mei)國哥(ge)倫比亞大學(xue)科學(xue)家羅賓·貝爾領導的(de)研(yan)究小組(zu)，利用(yong)最新的(de)衛星(xing)影像(xiang)、測高(gao)與(yu)透冰雷達資料，首(shou)次估(gu)算出它們的(de)大小及深度，結果發表在(zai)2月(yue)份(fen)的(de)《地球(qiu)物理研(yan)究通訊》上。這兩(liang)個湖(hu)(hu)被(bei)命名為90°E湖(hu)(hu)及蘇維埃湖(hu)(hu)(Lake Sovetskaya)。這兩(liang)個湖(hu)(hu)被(bei)埋在(zai)約(yue)4000米厚的(de)冰層下，90°E湖(hu)(hu)面(mian)積約(yue)為2000平方公里，面(mian)積略等于臺北縣；蘇維埃湖(hu)(hu)略小、約(yue)1600平方公里。

科(ke)學(xue)家認為，南極(ji)的(de)(de)(de)(de)各(ge)個地(di)下水(shui)(shui)體可能由活(huo)水(shui)(shui)河(he)(he)(he)流(liu)(liu)網連接在一(yi)起。冰河(he)(he)(he)學(xue)家鄧肯·溫納姆(Duncan Wingham，來自倫敦(dun)大(da)(da)學(xue)學(xue)院)及馬(ma)丁·斯格特(Martin Siegert，來自布里斯托(tuo)大(da)(da)學(xue))在2006年的(de)(de)(de)(de)《自然(ran)》上發表(biao)(biao)了(le)一(yi)篇(pian)文(wen)章(zhang)說明(ming)了(le)這(zhe)個理論。他們(men)(men)代表(biao)(biao)倫敦(dun)大(da)(da)學(xue)自然(ran)環境研究委員會極(ji)地(di)觀測與模擬中心進行這(zhe)項觀測。他們(men)(men)使(shi)(shi)用歐洲(zhou)航天局的(de)(de)(de)(de)ERS-2衛(wei)星(xing)，以雷達對南極(ji)東(dong)部進行觀察，結果(guo)發現一(yi)些相(xiang)隔數(shu)百公里的(de)(de)(de)(de)場所，其表(biao)(biao)面高度變(bian)化是相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)，這(zhe)使(shi)(shi)他們(men)(men)相(xiang)信(xin)該處(chu)有(you)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)運動存(cun)在。科(ke)學(xue)家相(xiang)信(xin)在各(ge)河(he)(he)(he)流(liu)(liu)間(jian)(jian)經常會發生水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)動，相(xiang)當于泰晤士(shi)河(he)(he)(he)的(de)(de)(de)(de)規模。在絕大(da)(da)多數(shu)時間(jian)(jian)這(zhe)個流(liu)(liu)量非常小，但因為冰層厚度的(de)(de)(de)(de)變(bian)化進而使(shi)(shi)湖(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力改變(bian)。當一(yi)個湖(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力過(guo)大(da)(da)時便會發生洪水(shui)(shui)，迫使(shi)(shi)一(yi)個湖(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)(de)湖(hu)(hu)水(shui)(shui)沿著(zhu)河(he)(he)(he)道流(liu)(liu)向(xiang)另一(yi)個湖(hu)(hu)泊(bo)。

2012年(nian)1月3日，《自然》雜志對2012年(nian)的(de)重要科學發現及事件進行了展(zhan)望，俄羅斯研究人(ren)員希望能夠完成(cheng)對南極洲冰原10到50米的(de)冰層鉆(zhan)探，從而(er)可以接(jie)觸到沃斯托克湖進行科學研究。

2012年2月(yue)，經(jing)(jing)過長(chang)達20年的(de)(de)努(nu)力，俄羅斯科(ke)學家(jia)最終鉆透(tou)近4000米(mi)的(de)(de)南極(ji)冰層，抵達已(yi)經(jing)(jing)被埋入冰層下2000萬年之(zhi)久的(de)(de)沃(wo)斯托克湖。美國蒙大(da)拿(na)州大(da)學生(sheng)物學家(jia)、資深南極(ji)研究員約(yue)翰·普利斯庫教授表示，他(ta)認為能夠在湖中發現奇特(te)生(sheng)物。

2012年(nian)3月1日(ri)，俄羅(luo)斯(si)南極(ji)科考(kao)人員在(zai)(zai)南極(ji)中山站舉行的(de)學術交流會(hui)后表(biao)示，俄羅(luo)斯(si)已(yi)經(jing)取得(de)沃斯(si)托克湖的(de)部分水(shui)樣，將(jiang)通過分析研究，進一步(bu)了(le)解該湖泊水(shui)質、湖水(shui)中是否(fou)存在(zai)(zai)生命形態等(deng)。

分析

俄羅(luo)斯(si)的科學家進(jin)行沃斯(si)托克湖的鉆探計劃(hua)，在2007年(nian)可以鉆透3600米(mi)左(zuo)右的冰層，并(bing)取得湖水進(jin)行分析。

關于(yu)(yu)南極(ji)(ji)冰(bing)層(ceng)下(xia)冰(bing)川(chuan)下(xia)湖(hu)(hu)泊(bo)的(de)(de)(de)(de)存在是(shi)上個(ge)世(shi)紀70年代(dai)通過機載雷達探通技術(shu)預測出的(de)(de)(de)(de)，而較大的(de)(de)(de)(de)冰(bing)川(chuan)－－蘭伯(bo)特(te)冰(bing)川(chuan)下(xia)的(de)(de)(de)(de)沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)到1996年才發(fa)(fa)現。迄(qi)今，已經發(fa)(fa)現的(de)(de)(de)(de)冰(bing)川(chuan)下(xia)湖(hu)(hu)泊(bo)不(bu)(bu)少于(yu)(yu)70個(ge)。這些湖(hu)(hu)泊(bo)在保護(hu)與大氣層(ceng)隔絕數(shu)百萬年的(de)(de)(de)(de)原始環境方面可(ke)能起(qi)著(zhu)獨(du)特(te)的(de)(de)(de)(de)作用。一項令人吃(chi)驚的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現表(biao)明，沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)冰(bing)芯含有(you)由冰(bing)川(chuan)下(xia)的(de)(de)(de)(de)水冷卻而形成的(de)(de)(de)(de)很(hen)多米長(chang)的(de)(de)(de)(de)冰(bing).世(shi)界(jie)(jie)溫(wen)度較低地(di)方,1983年7月21日，在南極(ji)(ji)洲的(de)(de)(de)(de)沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)(tuo)克(ke)(ke)記錄下(xia)低溫(wen)攝氏零下(xia)89.2度。那比正常室溫(wen)低100度！這個(ge)至少三千萬年歷史的(de)(de)(de)(de)湖(hu)(hu)泊(bo)是(shi)太陽系(xi)其它星球的(de)(de)(de)(de)冰(bing)封海洋的(de)(de)(de)(de)一個(ge)樣(yang)品，有(you)科(ke)學家(jia)認為(wei)沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)可(ke)能擁有(you)一些從未發(fa)(fa)現過的(de)(de)(de)(de)生命(ming)形式，但科(ke)學界(jie)(jie)現時的(de)(de)(de)(de)看法是(shi)﹐由于(yu)(yu)沃(wo)(wo)斯(si)托(tuo)(tuo)克(ke)(ke)湖(hu)(hu)過于(yu)(yu)遠離(li)面層(ceng)影響﹐除了最(zui)原始的(de)(de)(de)(de)微生物之外﹐不(bu)(bu)可(ke)能有(you)其它東西。