到永久寒冰之下去找寻生命

日期:2019-12-14编辑作者:自然科学

冠军1期8码稳定计划 1化学家正希图解封生龙活虎台通过消毒的科仪,它能够衡量湖中的流水和热度。图片来源于:《开掘》

(文/ DougRussFox)日光照射在南极冰原上烁烁生辉。肆十五虚岁的冰川学家斯Lave克·图拉兹克(Slawek Tulaczyk)在斜射的夏日阳光中眯缝注重睛,眺看着180米外的那出好戏。

风流倜傥架海格力斯军用运输机搁浅在冰面上,它的冰床冻在了雪里,不能起飞。就刚刚,这架飞机放下了图拉兹克和别的12名专门的职业职员,还也会有大致4.5吨重的器材。那个人过来此地,为的是研究地球上未经探究的尾声一块土地。那片看似平坦的雪域之下,堆叠着近800米厚的坚冰,而在这里富厚冰层之下,还暗藏着一方人类未有寓指标绝密湖淀。图拉兹克从美利坚同盟友南达科他高校圣克鲁兹分校来到这里,就是为了探寻那片门可罗雀的水体——“威Lance冰下湖”(Whillans)。为此,他现已等待了起码6年。

后日,望着海格力斯其次次尝试起飞,图拉兹克不禁顾忌起来。此次航空的天职是将物文学家、程序员、技士和配备送到冰面之上,它随着还要飞个来回,去搭载其他的人手和物质资源。生龙活虎旦被困,就不能够将她们限制期限运往了。

海格力斯的4个螺丝线呼啸着,卷起风度翩翩阵冰雪。但飞机依然纹丝未动。

4个娃他爹正在海格力斯的冰床相近铲雪,想要帮它脱离困境。这只冷血的蝴蝶只可以在冰面上停留片刻,引擎熄火的年月超过几分钟,它大概就无法再一次启航了。

威Lance湖可能早就有几十万年漫无天日了,当天在雪原上跌落的图拉兹克等人却想看看冰层底下的风貌。他们安插凿穿冰层到达湖面,搜集湖泊和湖泥的范本。他们还要将一台版画机缒入湖中,在这里边寻觅或许存在的生命的踪迹。

那一天是二〇一一年三月30日,冰层下的湖泖仍然为个谜。钻探者用雷达扫描,从卫星上投下激光,在冰上的浅坑埋下炸药,并记录爆炸的震波,种种喧嚷过后,依然只拼凑出了威Lance湖的一片剪影。

对于世界各州的地农学家来说,查究那片低调的湖泖是研究道路上的风姿罗曼蒂克座里程碑。地球上的陆地,有10%还封锁在冰川以下,是全人类未有参与的领域。探求冰川下的湖泖,有助于应对好多根本难点,比方全世界变暖是或不是会加紧南极冰川的破灭。对威Lance湖取样,还开展为太阳系其余星球是还是不是存在生命局动的标题提供线索。

达到湖面是蓬蓬勃勃项辛勤的天职。从前,已经有风度翩翩支拖车阵容从南极沿海的Mike默多站出发,拖重视达540吨的勘察设备抗尘走俗近1000公里,来到了湖泖上方。由于配备先要在迈克默多站测验,恶劣的天气又延误了运输,由此考查队的大运非常急切。研商起始早先,南极的夏天已近尾声,能够干活的标准化也快要消失。计算下来,给侦察队的小时也就14天而已。后日图拉兹克就说过,在南极的那些地段展开切磋,“常疑似打壕沟战”,先在冰面上开采,进而三番五次职业多少个月,可是当下的地貌,“更像在雷暴电战”。

图拉兹克意气风发边思考,生机勃勃边瞅着海格力斯第3次发动了内燃机。随着机身意气风发阵共振,雪橇松动了。57吨重的飞行器笨重地前行挪动,在简易跑道上上下移动——那一个动作能够点火数千公斤燃料,进而缓解飞机的负重。

当海格力斯在简要跑道上第4次劳顿滑行,装在它两边的8个固体染料火箭开火,将机身抬上了天上。

图拉兹克叹一口气,赤膊上阵。考察队的对象已经门户相当,就在时下800米之处。不过,飞机起飞时的频频已经预示,在如此恶劣的条件之下,即正是相通轻易的天职,比方在冰面上溶出贰个洞口,都会蒙受重重阻碍。

冠军1期8码稳定计划 2威Lance湖考查团的分子在迈克默多站登上少年老成架武装雪橇的货物运输飞机。图影片来源于:《开掘》

查究之路

威Lance湖的轶闻能够追溯到50N年前。在20世纪的绝大超级多日子里,大家都把南极冰原看作是亘古如此、长久不改变的。有物工学家照旧提出,将核废料永远积累在此些冰川之中。

然则到了20世纪下半叶,因为意气风发种名字为“探冰雷达”(ice-penetrating radar)的新技能,化学家能够看穿厚厚的冰层。他们开掘,冰层上面埋藏着整条整条的山峰,此中的片段高达2700米。上世纪从60时代中期到全体70时期,海格力斯运输机搭载俯瞰雷达,在这片大洲上空飞出了上千英里的测线,绘制出了冰川下方的地势。有了那个图像,地法学家对南极的意见就此改善。

冰川学家还在意到了八个气象:平常来讲,冰川下的群山是起伏不定的,然而在有个别地点,地面却一片平坦,雷达图像也知晓得特别——表达那些地点是水,不是岩石。

当场,人们并未想到冰川上边会有湖水,可是前几日,南极洲意识的湖泊已经超(Jing Chao卡塔尔(英语:State of Qatar)越200个。它们都以由地球内部渗出的热能形成的,地球热能自下而上,溶化冰川后面部分,每一年溶化多少个硬币的深浅,将水从冰中解放出来。

上世纪90时代中叶,商量人口在南极洲北边冰面之下约3600米处,发掘了多少个储水量达5300立方海里的湖淀,储水量与俄勒冈湖十二分。在这里从前,俄罗丝物工学家已经在湖的最上部探讨了某个年,以探讨冰层的野史。当俄罗斯人的钻头间隔那片方今被称作“沃Stowe克湖”(Vostok)的冰下湖不到180米的时候,抽上来的冰粒一下子从小雪变为浑浊,中间还夹杂着小块泥土。那表达沃Stowe克湖的水污染湖泊已经再度冻结到了冰层尾部。

United States蒙大咖州立大学波兹曼分校的湖水生物学家John·皮Rees库(JohnPriscu),弄到了大意上0.7公斤的沃Stowe克湖脏冰。在此以前,他早已在南极洲沿海的小湖里开采了细菌和藻类。那几个湖水独有表层的3到9米结霜,阳光透过冰层射入,水下的生物得以从光合效应中获取能量。然而沃Stowe克湖深埋冰下,应该是一片深蓝,这里的古生物想要生存,就一定要依据别的财富。

沃斯托克湖里会有何样的生物体?对于那多少个在太阳系的别的地点找找生命的探究者来讲,这几个主题素材正变得逐步紧急。以前,太空探测器已经在Saturn的卫星木卫二(Europa)上找到了一片大洋,它被冻结在16公里厚的冰层之下。化学家发轫困惑,那片乌黑的银元中是或不是会有人命栖息——那是二个动人心弦的猜测,因为木卫二和火星、Saturn的此外卫星上水量充沛,储量达到地球全部大洋之和的5到6倍。想明白那几个漫无天日的外星海洋里是或不是栖息着海洋生物、栖息着如何的浮游生物,沃斯托克湖是生龙活虎座极好的实验室。

果真,皮Rees库在沃Stowe克湖的脏冰里找到了回老家和休眠的细胞——每立方分米多达3.7万个。猜疑者称,那个细胞也许不是出于冰层自己,而是来自俄联邦人留在沃Stowe克湖上边的重达45吨的原油钻井液,倒入那么些天然气是为了防止钻出的洞口再一次冻结。皮Rees库未能在沃Stowe克的湖泖中一贯取样求证,因为研讨工程半上落下——大家顾虑揭示冰层之后,钻洞中的汽油会污染纯净的湖泖。

到了二〇〇七年,另三个布置改变了。卫星图像显示,南极洲西面包车型大巴冰面之下约800米处有二个湖泖。湖的长度为12海里,宽8公里,深60米。那正是威Lance湖。

冠军1期8码稳定计划 3威Lance湖在南极洲所处的具体地点(侧面插图箭头所指处)。图影片来源于:《发掘》

二〇〇六年5月,图拉兹克产生了第一个人拜会威Lance湖的讨论者。他的身价是冰川学家,而非生物学家,因而她想要琢磨的主题材料与天气变化紧凑相关:冰川下的水流湖泖是不是对冰层在大陆上的移动起到了滋润效能?它们是或不是会加紧冰川滑入海洋的速度,进而招致海平面包车型客车飞跃升高?

图拉兹克的团伙在威Lance湖下边的冰面上安装设备,监测冰原的移位情形。

此次考察跨出了重在的首先步,可是要询问威Lance湖的物理和生态,最后依旧得钻入当中。于是图拉兹克、皮Rees库和其它几十一位科学家制订了一群陈设。他们不策画用浸润在柴油里的五金钻头,而是要用一股热水溶透冰面。

可是热水也会带给难点:灌满了水的钻孔会赶快结冻,何况在四周冰块的重压之下,钻孔恐怕崩塌。美利坚独资国自然科学基金会说了算辅助那项雄心万丈的陈设,从二零一三年四月起,已经有30多位化学家、商讨工人和技士前向南极沿海的Mike默多站,为钻透威Lance湖做起了备选。那组武装富含几队独立的生物学家、地质学家和冰川学家,来自十几家商讨机关。贰零壹贰年10月,他们会分别乘坐几趟航班,带着几多科仪(过于精密,不能够靠车队拖沓),从迈克默多站飞抵威Lance湖上面。

图拉兹克乘坐的是第大器晚成趟航班。由于气候原因,它比安插落后了13天,到11月12日才好不轻易在威Lance湖上方降落。延机,加上商量速度的不明确性,使得钻透冰层的空子变得模糊不清起来,在湖中取样的安顿或然为此泡汤。可是在接下去的5天时间里,别的3趟航班照旧将剩余的地医学家和装置运送了恢复生机。接下来要做的,正是钻透冰层,并使那道狭窄短暂的对外开放几天。

向深渊进发

威Lance钻探营地距南极点约610海里。南极洲西面在夏日反复雾气笼罩,远瞻望去,集散地唯有若隐若显的几个小点。可是走近观看,依旧颇有规模。

冠军1期8码稳定计划 4装配了雪橇的集装箱车队带着装备行进近1000公里,从Mike默多站达到研商点。图片源于:《开采》

驻地中,每一点都以一只载货小车大小的集装箱,焊接在三头宏大的冰床的上面。“钻头”由十两只雪橇组成,它们首尾相继,构成了贰头风流倜傥节后生可畏节的金属巨兽。前3节是尾部,累积着发电机和变压器,它们将飞机燃料转形成45万瓦的电力。在第二节中,溶雪爆发的水用紫外线和过滤装置杀菌。管理后的水经过凯芙拉质感加固的水管流入第5和第6节,并在此加热加压。到了第7节,雪水流入意气风发根800多米长的软管,软管再回环在贰只校车大小的圈子上。随着研商在十4月14日正规开端,软管慢慢从线圈上解套伸入钻孔,并从管口喷出热水。

这台设置出自United States内布Russ加大学Lincoln分校的7名钻冰工人之手:他们都受过大学教育,背景五颜六色——有人曾经在美利坚联邦合众国宇宙航香港行政局(NASA)从事日居月诸的工作,有人已经是生物医药技术员,未来清大器晚成色抛入手头的生活,来此处追求冒险。他们穿着残破的工艺装备马夹,戴着油迹斑斑的手套,有的操作钻头,有的步行查占卜隔遥远的专门项目设施。他们一面用阀门调节约用水流,豆蔻梢头边用手提有线国际电信联盟系。

先辈气象学家、现任商量工达尔·Gibson(Dar 吉布森)说:“每同样配备都要尽量保障慈祥,保持运行。”说那话的时候是一天晚间,钻头停工,正在修补。停工正是和岁月赛跑:水流变缓,水管里就有超大希望结霜,相当于机械上的冠状动脉闭塞。

十五月11日早晨6点30分,在两天的勘察之后,向着威Lance湖的末段进发发轫了。软管在直径6米的钻孔中下垂了756米。首席商讨工Denis·杜林(Dennis Duling)是一人陆拾伍岁的农场主,他留着深橙的络腮胡,正坐在调整室内指挥。他那只长满老茧的手按在鼠标上,眼睛瞅着Computer上的传遍数据。这么些多少传达的二手知识让她得以领会800米之下的社会风气。要探寻那么些世界,只好靠手,无法靠眼。

由于钻孔中情况恶劣,杜林和共事未有在钻头上设置摄像机。由此,他们只能依赖3个传感器传回的数量,预计数百米之下的场合。3个传感器中,二个笔录软管从线圈上解套的圈数(那么些数字用来估算钻孔的吃水),一个用来衡量下垂软管的轻重(用来打量软管是不是因为碰着障碍而波折),还会有二个顶住记录压力,并监测钻孔中的水平面是平稳有升依然回降——由此能够判别是或不是业已达到了湖面。

看着传回的数码,杜林下令将钻头的快慢降低到最低。他担忧钻头已经八九不离十湖面,试图制止搅起污泥。他说:“我们不想进去得太意想不到。”五月二十二日夜,未有人理解会在什么样深度穿透冰层。那一个主题材料很困难。

钻透冰层

4月十日上午大学约12点10分,钻头就像到达了湖面。考查队将水管拔出,放了黄金年代台录制机下去确认。但那台录制机未有抵达冰层尾巴部分:在700米深处,钻孔分化成了两条,引致摄像机不恐怕深入。

冠军1期8码稳定计划 5摄影机拍片到了不测现身的双钻孔。图片来源于:《开采》

录制机被拉了上去,水管再次缒入钻孔分岔处,重新注入热水。他们期待将两条分岔重新溶化成一点也不细的一条,使得录像机能够持续下滑。

十二月二十七日晚7点,录制机再次放入。队员们挤到调控室去看看直播。录制机在700米处再一次相见分叉,看来注入的滚水没能解决难点。然则那一次运气较好,录制机顺遂挤过了岔路口。调整室里一片高兴。

录像机平稳降落了15米。视线忽大忽小,接着茅塞顿开。然后,录像机不动了。过了豆蔻年华两分钟,大家才看懂了前方的场馆:摄像机停在了一块粉红色的地板上——冰的地板。钻孔到头了。“可恶!”有人深负众望地叹道。

商讨工十分的快开采了难点所在:钻头上的一个传感器未有校准,高估了垂入钻孔的软管长度。以后的钻头,距湖面最少还也可能有30米。

“到这里来,即将搞好鼻好感肿的预备,”杜林说,“不是大难点,大家可以对付。”说话间,他流露疲惫而认命的神情。“大家再钻二遍。”

24钟头过后,到了7月29日,商量工从前不改其乐。有人在沙沙的晶体管收音机中问道:“有人要看《末路狂花》吗?”问话的是三个拿着把大钳子的大胡子,他是想用那部小妞电影来搞变焦灼情感。

“除非大家能执手同哭,”Gibson在对讲机中回答。Gibson依旧坐镇调整室,身边围了生机勃勃圈人,都在观察摄像机第二遍缒入钻孔的风貌。

摄像机经过了490米处。屏幕上时时表露钻孔起伏的内壁,就像投身于宇宙虫洞之中。然后,图像模糊起来,一切动感也都消亡了。

冠军1期8码稳定计划,乌黑的调节室里立刻间炸了锅:是底下的湖泊太浑,还是录制机出了故障?“还在降落呢?”Gibson在晶体管收音机里发问。

“还在降,”有线电里传到沙沙的余烬复起,“刚过640米。”

时间一分分身故。模糊的图像继续变暗,成了一片深灰蓝。“绳索刚刚卷曲了,”沙沙声说,“我们到底了。”录像机停留在了800米深处。

搅起的淤泥落定。湖底的场地稳步显现了出去。

录像机横躺在地上,镜头前是一片泥泞的湖底,各处都以土块。湖泖里也漂浮着一股股泥浆。图像像素不高,颗粒粗大,如同海盗号着陆器在36年前传回的罗睺表面图像——那是人类未有见识过的风景。

冠军1期8码稳定计划 6水下视频机揭示了威Lance湖底的眉宇。图片源于:《发掘》

想不到的是,湖淀的吃水才1.5米,不是7.5米。雷达将湖泊的深浅高估了6米,因为它把湖底的淤泥误认作了水。图拉兹克火急进行会议,宣布了这么些开掘。他说:“那些湖泖的年份足够久远,大多数皆以沉积物。”固然意料之外,队员们到底有机会在冰层下搜寻生命了。

五月二十四日早6点20分,6个身穿灰色无菌性格很顽强在艰难险阻或巨大压力面前不屈的人聚到了讨论平台相近,等待着从威Lance湖淀中抽取的首先份样板。

大器晚成根拉紧的绳索从钻孔中缓慢上涨。U.S.A.Louis安那州立大学的微型生物学家布兰特·Chris纳(Brent克赖斯特ner)用豆蔻梢头把锤子敲掉了绳索上的积霜。绳索尽头,三只不透明的梅瓶探出了钻孔。皮Rees库将它送入实验室。大家围了意气风发圈,见证着来自威Lance湖的首先瓶水倒入了多少个根本的试管。

湖泖呈岩蜂色。商量者在里头泡入二个电极,大器晚成台液晶显示屏上随着跳出了数字。样本导电性很强,评释湖中包涵无机盐,能够喂饱原生生物。室内响起阵阵欢畅的叫声。

冠军1期8码稳定计划 72012年10月,三只钻头在南极冰层中商讨了800米,达到了冰层下的威Lance湖。图片来源于:《发掘》

索求生命

民众常将冰川下方的条件描述得极其恶劣,威Lance湖倒是意想不到地顺应生存。

湖淀的热度为唯有-0.5℃,比迈克默多站周围的海水还要稍暖一些,而这里的海水中生活着大量海星、重达40到50公斤的南极犬牙鱼(Dissostichus mawsoni)和其余海洋生物。由于上方的冰层施压,湖淀的冰点比不荒谬低了频仍,得以维系液态。

威Lance湖中还满含氯气,那是上边的冰层溶化时随气泡释放到湖泊中去的。有了这么些氩气,一些蠕虫、海星和别的海域无脊骨动物就会在海底生存。

威Lance湖所在的地域早便是一片浅海海床。美利坚合众国北密歇根高校的大洋古原生生物学家Reade·舍勒(Reed Scherer),将湖底的淤泥涂上一片玻璃片后,找到了证据。

舍勒将玻璃片放到显微镜下,旋动按键。八个玻璃状的实体跃入了眼帘——圆盘形状,锯齿边缘,表面有凹痕——那是后生可畏种名为“硅藻”的古原生生物的壳。“差不离是中新世的,”他说,“至今恐怕有1000万到1500万年。”那一片玻璃上,大致就有一百块压碎的硅藻壳。

冠军1期8码稳定计划 8切磋者在为威Lance湖的沉积物样板做标识。图片来自:《发掘》

千古贰零零叁万年,随着天气的冷暖变化,冰川大致在后日威Lance湖所在的所在进进退退了好几十二次。冰层近期三回盖上湖面是在12万到100万年此前,具体日子决意于冰层是还是不是挨过了此中较为暖和的几个时代。不久前在湖淀中现成的其余生物,都有十分大希望是从冰川融化的时日养殖到昨日的。

然则,任何三个存活下来的物种都要直面大器晚成灾害点:冰层隔开阳光,也暂停了光合效应——而那正是地球上非常多生态系统的能量来源。因而,冰川下后生可畏旦有生物存在,它们就非得透过分解矿物来得到能量。

首先份湖泖样品的蜂生蜜颜色,揭破了好六头脑:在中间开掘的细微矿物颗粒(已被冰川碾碎),有的比红细胞还小。冰川的碾压将矿物加工成了可供细菌消化吸取的食品,好比将稻谷碾成面粉,更能为人身摄取同样。

八月18日,皮里斯库的博士生特Lisa·维基-梅杰斯(Trista Vick-Majors)迈出了公众期望已久的一步:她在生机勃勃份湖淀样本中进入了对DNA敏感的染料——这是对威Lance湖中有无生命的第叁次探寻。通过显微镜,她看到煤黑的背景上闪现出点点铁蓝,那是细胞对染料的反响。每立方毫米的湖淀里,存活着10万个细胞。那是全人类第一次在冰川下的湖淀中,分明正确地觉察细胞。

多边统筹

商讨人口还索要花些日子,本领为南极冰川下的人命绘出风华正茂幅完整的画卷。United StatesLouis安那州立高校的原生生物学家克莉丝纳,正在用DNA测序技能,总括威Lance湖中的数百种微生物。那将使大家大约知道那一个生物应该什么分类。

除此以外,克莉丝纳和皮Rees库的团伙还在从湖中获得的500多少个样本中作育微型生物。Chris纳说:“大家培养出的样板恐怕能供我们商讨50年。”

知情微型生物在冰川下对矿产的分解进度,有补助应对一些根本的主题素材,比方南极冰川的破灭是不是会加快全球变暖。有地工学家以为,冰川下的原生生物大概早已塑造了数十亿吨混合苯,而加氢苯是大器晚成种强盛的大棚气体。冰川融化,它就能够老鼠过街人人喊打到大方中,加速暖化。

冠军1期8码稳定计划 9美利坚合众国马萨诸塞大学圣克鲁兹分校的大学生格蕾斯·巴切克(GraceBarcheck),将一枚地震传感器埋入了威Lance湖水上方的冰层中。图片来源于:《开掘》

六月1日,图拉兹克和学子对钻孔做了最后一回选用。他们往洞里缒入了生龙活虎串振动传感器,最低的非常悬在湖面上方约18米处。那个传感器会被冰霜慢慢覆盖,最后完全包裹。在未来的光景里,它们将注重威Lance湖的私生活,记录下湍流的动乱和被湖泖冲掉的滚石。有了这个音讯,图拉兹克就会掌握冰川下的水体是还是不是为冰川的滑动提供了滋润,以致它们是还是不是在南极的局地形成了冰川的加快移动。最终,钻洞用胶合板密封,板上神速铺满了大雪。

向南厦高校约1.5海里处,攻克着十九个子矮矮的黑影,午后的阳光从它们背后照射过来。那多少个都以侦察队员用白雪堆成的平台。异常快,20架雪橇和318吨的装置就能够停放在上边越冬,以堤防它们被雪堆湮灭。

当松石绿的冬夜惠临,空气温度跌至-50℃,那么些雪橇将会化为希望的意味。到来年,假使经费丰硕,图拉兹克和皮里斯库还将再次来到此地,他们会在冰面上再开多少个钻孔,继续根究南极洲的隐私世界。

 

编译自:《发现》杂志,Life Under Antarctica's Ice

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