三年前，中國第32次南極考察隊利用“雪鷹601”固定翼飛機展開飛行測線，在南極冰天雪地底部發現大量不結冰的湖泊。這些冰下湖是怎麼形成的？冰下湖裡有生命存在嗎？我們為什麼要研究冰下湖？中國第32次南極考察隊副領隊、冰川學家孫波的一席談，為我們揭開了冰下湖的神秘面紗。
冰下湖的五大成因
冰下湖就是冰蓋底部封存的水體。科學界目前認為冰下湖有5種成因。
一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。這是人類最早期對冰下湖的認知。
二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。很多冰下湖都由此形成。
三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。
四是冰下有活火山。活火山造成部分冰體融化成水。這種成因的冰下湖只存在西南極，東南極並不存在。
五是冰蓋底部存在熱巖，熱巖可以持續釋放熱量，因而產生水體形成冰下湖。中國第32次南極考察隊在東南極伊麗莎白公主地發現的冰下湖就是這種成因。
孫波認為，雖然每個冰下湖的溫度不同，但不管是哪一種成因，冰下湖的水體溫度都在壓力融點之上，因此不會結冰。
根據2012年的有關數據，世界上已知冰下湖379個，可以分成兩種類型——靜態冰下湖和動態冰下湖，數量分別是255個和124個。靜態冰下湖的大小、水量相對穩定。動態冰下湖的水量則會變化，盛水期的水量增加會頂升冰蓋，反之水量減少則冰面下降。
目前，科學界還沒有掌握動態湖的變化規律，但是可以根據冰蓋表面的高低變化來判斷水體的增減。
研究冰下湖的多重意義
我國為何要開展冰下湖研究？孫波說，在冰下湖的5種形成原因中，第一種發育的冰蓋將原有遠古水體封存，同時也將水中的遠古生命封存，留下寶貴的遠古生命樣本。另外4種原因形成的冰下湖會產生水體與冰蓋的物質交換，或可孕育、繁衍極端環境下的新生命。“很多跡象表明，在冰下湖當中存在某些新的生命形態。在黑暗、低溫、高壓、封閉的極端環境中出現生命，這是生命科學的一個重要研究方向。”
研究冰下湖的第二個意義是冰蓋與海平面的變化存在聯繫，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。
第三個意義在於冰下湖與深空探測息息相關。在目前探測到的一些木星的衛星和火星表面，發現存在冰層，並推測冰層底部有液體，類似冰下湖。“因此，對於外星球的很多探測手段，都需要通過在南極研究冰下湖來驗證。”孫波表示。
第四個意義是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，將會影響全球海洋的溫鹽環流。
全球科學界待解的課題
“對於冰下湖的研究非常重要，這是現階段全球科學界關注的前沿課題。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汙染採樣，目前對於冰下湖及其生命形態的認知還不夠。但這正是我們的研究方向，也是科學的魅力所在。”孫波說。
孫波還談到，南極還有一些不結冰的冰面湖。受全球變暖和太陽輻射的影響，這些湖出現夏季不結冰，冬季結冰的狀態。這種湖在南極相對較少，在北極的格陵蘭冰蓋有很多。
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