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发现火星上存在液态水湖,南极冰川生命息息相遇

科考队上周返回麦克默多站时,从被掩埋的湖泊中提取了15加仑的水,以及一个长度超过16英尺的沉积物岩心,这是南极西部冰盖下有史以来最深的沉积物岩心。特别是对沉积物岩心的实验室研究,将帮助科学家们更多地了解南极西部冰盖在过去数万年的活动,当它最后一次没有冰的时候,以及类似的自然现象。科考队还将一架专门的遥控潜水器和几台摄像机放入了被掩埋湖泊的黑暗水域,用这些摄像机拍摄湖泊底部的图像和视频。覆盖在南极洲冰冻大陆的400多个埋藏液态水湖泊形成了一个独特的液态水生态系统,被夹在厚厚的冰架和南极大陆地壳的冰冻岩石下面。整个冰盖是一个很大的湿地,有河流和湖泊,其中一些河流的面积相当于亚马逊河的面积,尽管没有那么多的水。

1月5日,SALSA的科学家封上钻孔,结束了他们在默瑟湖的工作。随着他们带着采集的样本撤离,项目进入了一个更为缓慢又条理清晰的阶段。在接下来的几个月里,研究团队将尝试通过放射性碳测年来判定动物遗骸的年代。这将揭晓它们是否晚于4万年前左右。

意大利航天局一研究团队发表报告称 发现火星上存在液态水湖

这里有世界上70%的淡水——下面没有生命是没有道理的。现在我们已经证明了这一点,已经改变了这种看法。Priscu还认为,火星冰冻表面以下的任何生命都可能遵循南极冰下湖泊的模式。研究提供了有关冰下环境的新知识,特别是它们含有多种微生物的事实,将为我们提供火星上可能存在生命类型的信息。这对2020年的火星尤其重要,因为它将从火星表面取下浅层岩心。

但随后他在玻璃一样的硅藻碎片里看到了一些与之格格不入的东西:一具足仍附着其上、形似虾的甲壳动物的外壳。这个动物的头胸甲长有斑点并且已经褪色。Harwood说它“就好似一片已经掉落地面很久的枯叶一般”。

美国航天局喷气推进实验室研究员杰弗里·普劳特表示,虽然这一发现令人振奋,但是就像所有在火星上寻找水的项目一样,它还需要更多的证据给予支持。

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SALSA的研究人员也将尝试对来自生物遗骸、淤泥和湖水里的DNA碎片进行测序,希望鉴定出他们发现的甲壳动物是属于海洋种还是淡水种。而通过对遗骸中的碳进行化学分析,也将能够确证那些动物究竟是曾生活在一个有光照的生态系统里,并以光合藻类为食;抑或它们可能是在黑暗的冰下环境里存活了一段时间。

可能不一样的液态水

考察地点位于南极西部冰盖的默瑟冰湖下,展示了装备有热水钻井设备的起重机臂。图片:Billy
Collins/salsa-antarctica

潮起潮落

在地球上,海水的平均盐度大约为35‰,它在零下2摄氏度时就会结冰。南极洲的麦克默多湾也存在盐度达到200‰的盐水湖,那里的水在零下13摄氏度时还能保持液态。

博科园-科学科普:在黑暗和深埋的湖泊中,细菌的高度活跃表明,它可能支持更高级的生命形式,比如像缓步动物这样的微小动物。研究人员看到了很多细菌——你可能会认为,系统有足够的有机物来支持更高层次的生命形式,真的要好好寻找更高层次的生物体,比如动物……但这需要几个月的时间。2013年,在附近的南极冰下湖惠兰斯,科学家们发现了大量的细菌。2013年,由Priscu领导的一个探险队在惠兰斯湖发现了大量细菌。科学家推测,惠兰湖上的细菌是在5000年至1万年前由光合作用的生物体所沉积的碳上生存下来,当时埋藏的湖泊可能与开阔的海洋相连。

Adams来自美国杨百翰大学,他没有参加此次SALSA科考行动。Adams将那些类似线虫的物体鉴定为线状植物或真菌。南极洲有片区域叫干谷(Dry
Valleys),他曾在那个没有冰川的地方见过它们,而那里也有甲壳动物和缓步动物。他还在穿过南极大陆腹地的南极横贯山脉里看到过这些生物。

不久前,意大利航天局领衔的一个研究团队在《科学》杂志上发表报告称,他们发现火星南极冰盖表面下约1.5千米处存在一个液态水湖。这一发现在国际上尚属首次,有望为未来火星探索添加新内容,并引发火星是否存在生命的新探讨。

在这里,从冰下约3500英尺的钻孔往下看,就在南极洲冰下湖的表面上方。图片:Kathy
Kasic/salsa-antarctica

来自美国内布拉斯加大学林肯分校的微体古生物学家David
Harwood说,在湖里发现那些动物“完全出乎意料”。他是
“南极冰下湖泊科学考察”科考队的一员。

澳大利亚斯威本科技大学副教授艾伦·达菲表示,这个液态水湖不会是人们想要跳进去游泳的那种湖。它里面的水可能是混合了高氯酸盐的浓盐水。他还认为,整个火星地下都可能有类似的液态水湖。

科技成果,由25人组成的默瑟冰湖考察队上周从位于南极西部冰原的营地飞回位于麦克默多站的美国南极基地,那里距离南极大约370英里。这个被掩埋的湖覆盖在冰盖下约54平方英里。去年12月中旬,探险队在冰面上逗留期间,使用钻孔机和热水,从冻土表面的营地向地下的液态水湖挖了一个井。钻井队钻透了约3504英尺厚的冰层,而冰层下的水是寒冷的30.8华氏度(-
0.65摄氏度),这样科研人员就可以从该地点约49英尺深的湖泊中提取水样和沉积物岩心。冰中的钻孔被打开了大约10天,在用热水加宽的过程中,两次停止了科学取样任务。

来自过去的明信片

除了火星,目前已知木星卫星木卫二的表面覆盖着一层厚厚的冰,被认为是太阳系内除地球外最适合生命存在的地方。美国计划在未来几年发射木卫二探测器,期望接近木卫二,分析其表面成分并测量冰层厚度。

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“关于默瑟湖里的那些东西,比较让我惊讶的一点是它们并不是非常非常地古老,”Adams说道,“它们并没有死去很长时间。”这类保存完好的生物遗骸为研究者提供了一个有趣的研究机会。通过确定它们生活在多久以前,以及需要什么样的生存环境,生物学家就能够了解一些有关南极洲过去冷暖交替的信息。

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Adams还没有完全放弃曾经有动物生活在冰层下方(甚至现在还生活在那里)的可能性。当他检视默瑟湖底的淤泥时,他“希望找见一些活物——那才是我想看到的。”可是样本太少了,仅仅只有一茶匙的量。Adams说如果自己能够研究更多湖泥的话,“也许仍然可以在里面找到活物。”

然而,火星南极冰盖地区的温度约为零下68摄氏度,远低于冰点,为什么地下的水还能保持液态?奥罗塞解释说,水中可能溶有镁、钙、钠等火星岩石中的金属盐,这些金属盐像防冻剂一样,加上冰盖带来的压力,使这个湖泊在冰点下保持了液态。

南极西部冰盖下深处、距离南极几百英里一个湖泊的黑暗水域充满了细菌,尽管它是地球上最极端的环境之一。这一发现对寻找其他星球上的生命有一定的意义,尤其是在火星上。去年,欧洲航天局(European
Space Agency)环绕火星的“火星快车”(Mars
Express)探测器报告的数据显示,火星上存在一个被掩埋的液态水湖泊。美国蒙大拿大学极地生态学教授、科考队队长约翰·普里斯库说:对从默瑟湖采集的水样进行早期研究显示,这些水样每毫升含有大约1万个细菌细胞。这仅仅是在广阔海洋中每毫升100万个微生物细胞的1%,但是对于深埋在南极冰川下的没有阳光的水体来说,这是一个非常高的水平。

为了排除污染的可能性,SALSA团队把设备重新清洗了一遍,然后采集了更多的淤泥。当Harwood在显微镜下观察新的湖泥标本时,他还是能找到甲壳类动物的外壳以及看起来有一点类似线虫的生物。然而,不论是他还是驻扎在SALSA营地的其余队员都不是研究动物的专家。因此,必须等到有其他科学家看过样本以后才能有一个更可靠的解释。

科学家一直将稳定的液态水源视为生命存在的关键条件,例如地下湖或含水土层,而非只是微量的水、水汽或冰。

未来对南极洲埋藏的液态水湖探险可能会集中在最大的埋藏液态水湖,比如南极洲东部的Vostok湖,尽管任何对该地区的探险都将面临严峻的挑战。沃斯托克有1000米深,4000米以下的冰层,所以这将是一个巨大的挑战。在海拔4000米的高空工作,所以这将是一个艰难的过程。

湖水样本里含有足够支撑水生动物生存的氧气,并且充满了细菌(每毫升至少10000个细胞)。Harwood想知道最初来自于海洋的小型动物是否可能在湖里通过摄食细菌维生。

火星探索添新料

探险队队长约翰·普里斯库(John
Priscu)站在25人组成的“帐篷城”中,这个帐篷城位于南极西部冰原上的冰下湖之上。图片:Billy
Collins/salsa-antarctica

可能还有其它理由使海洋动物进入了默瑟湖。5000至10000年前,冰盖曾短暂地变薄过,这让海水得以涌进厚达数百米的浮冰底部,并流到如今默瑟湖所在的地方。当冰盖再次变厚,像扣在海底上面的盖子时,之前被海水带进来的动物就可能被困在重新与外界隔离的湖里。

包括美国在内的多个国家对火星感兴趣。去年12月,美国宣布将重返月球并最终前往火星。目前计划的火星探索并不包括钻冰取样任务,但这个最新发现可能会使未来探索这个星球的方式更加多样化。

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