南极冰川之下会有生命么?
很遗憾,我们对南极洲冰盖之下的环境了解甚少,很可能是地球上人类探索最少的地方,据说我们对火星的了解都比它更多一些。
为什么呢?
因为难以到达,而且环境恶劣,它被密封在世界最大的冰川下面。南极洲的冬季,许多地方气温会低于零下37度,夏天时,气温最高也仅能达到0度。
南极洲冰盖之下真的会有生命么?
科学家们曾经认为南极洲的内部是没有生命的。但通过新的钻井技术,他们在冰川下湖泊中发现了一个多样化的微生物生态系统,其中还有一个系统,可以在没有任何光线的条件下生存。
在不可能存在生命的地方寻找生命
普里斯库教授在过去的35年里, 一直在南极洲开展研究工作。他是蒙大拿州立大学农业学院土地资源与环境科学系的董事教授,国际知名的极地科学家,他的研究团队就在之前的一次南极考察中发现了微生物。
在那次考察中,普里斯库教授发现这些微生物能够在零度以下温度的岩石中“开采”矿物, 以获得促进其生长的能量。而今年,他计划在南极洲冰冻的冰层下钻几千英尺, 他说:“我们是在以往人们认为不可能存在生命的地方寻找生命。”但他期望能找到活着的生物,而不仅仅是微生物。
如果这次计划成功了,很可能会改变我们看待地球的方式。
令人期待的“南极冰下湖泊科学获取”项目
冰下湖是夹在冰盖和大陆架陆地之间的液态水体,科学家们认为南极冰盖下有400多个湖泊, 其中许多通过溪流和湿地相互连通。普里斯库的研究团队推测, 冰盖下所有这些湖泊里都充满了生命。
“南极冰下湖泊的科学获取” (SALSA) 项目是普里斯库团队正在进行的一项南极任务,该项目从2018-2019南半球的夏天开始,为期两年。
在项目中,普里斯库团队从位于南极洲西部的Mercer湖进行取样,这是一个水力学活跃的冰下湖泊。研究人员推测, 在这些活跃的冰川下湖泊中,冰下水的运动变化与海洋有机质的残留沉积正调节着这种生态系统的演化过程。
取样需要钻透一千米深的冰层,可以说是在世界底部,以往人们认为这些地方并不会存在生命。也正因为冰层太厚等诸多因素的影响,使得在Mercer湖建立研究基地并不容易,普里斯库团队需要分次运送钻井设备和其他仪器。此外,24小时的强烈光照、极低的温度、剧烈的冷风等艰苦的条件也给研究增加了不少困难。
即便研究条件艰苦,研究团队依然能收集到的水和沉积物样本,并进行实地研究,包括细菌细胞的密度、基因内容、生长速度和食物,这另他们非常欣喜。Mercer湖只是第二个要取样的冰下湖,但普里斯库表示:“这已经能够让我们对深部生态系统的了解翻一番了”。这个消息无疑令人振奋。
检测冰层下有机物的完美工具
如何测量冰川下系统中溶解的有机物呢?普里斯库携带的是HORIBA的Aqualog荧光光谱仪,它能够同时测量吸收光谱和荧光激发-发射矩阵,且能够连续快速地提供样本光谱。
“Aqualog光谱仪很适合用来测量冰层下的有机物,它是检测冰层下有机物的完美工具,因为它具有快速的采样率,能够对溶解的有机物进行鉴定, 以确定其是否具有抗性 (耐久性)。几十万年来,这些有机物从来没有见过阳光,所以我们会同时收集其他数据以确定其存在时间。” 普里斯库如是表示。
普里斯库利用Aqualog光谱仪对溶解的有机物进行指纹鉴定, 确定溶解有机物类型,再进一步确定它们究竟是许久以前就已存在还是近年来才出现的。
了解过去是为了应对未来
了解这些生命对人类的意义何在?
普里斯库认为, 当今全球正在变暖,冰层正在快速融化,地球生态系统已经受到影响。 “我们必须了解南极冰盖是如何演化发展的,了解变暖将如何改变地球的自然和农业生态系统进而影响人类生活的。”
我们了解到加利福尼亚州等地球的许多地方目前已经受到影响,未来只会更糟。频繁且严重的火灾和洪水灾难正在侵袭人类,一些农作物因为气候变化很可能无法正常生长。如果我们失去南极冰盖,海平面上升,这些问题将更加严重。
“我们需要通过这些生物在地球和其他天体上的极端环境中的生命演化,了解他们的生存法则,进而增加我们对生命如何在寒冷以及遥远行星上生存的认识,为应对全球变暖的情况下人类适应极端气候变化做参考,这关乎到人类未来的存亡。” 在表达这一观点时,普里斯库非常严肃。
对南极冰盖的研究显得如此重要,这些深藏于地表之下、隐藏了数百万年的湖泊微生物的发现,这将帮助我们了解地球的气候变化、污染对环境的影响以及地球以外是否存在生命。
未来,我们将利用研究数据,更好地应对全球变暖趋势,保护好我们赖以生存的环境。
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