冻结?动结!

沈克

时值极夜季节，南极再度陷入寒冷的长夜之中。英国南极调查队（BAS）早已离开南极，结束了上一个阶段的科学考察任务，等待下个研究季节的到来。限于南极气候条件，科学家们只能在南半球的夏季，即11月份到2月份期间展开研究工作。就在这个研究季节，英调查队开始了筹划多年的南极艾斯沃斯湖(Lake Ellsworth)钻探计划。

艾斯沃斯湖属于南极冰盖下已知的淡水湖泊之一，由于压力和地热的缘故，这些冰层深处的湖泊保持着液态，与世隔绝超过数千万年。根据“极端微生物”的理论，每一个冰下湖泊，都代表一个独特的环境，也造就了生存于其中的独特生物：适应极端环境，嗜冷、嗜压、极端厌氧或者厌光。 南极研究专家由此推断，极端微生物可以在南极冰下湖环境中生存，通过吞食岩石中的矿物质获取能量：“但这一说法一直饱受争议，只有真正的取样化验可以平息争端。”

英俄的冰下競赛

三千米冰层之下还未等到下个研究季节的到来，赶在BAS正式启动钻探计划之前，俄罗率先发布了钻透冰盖的消息。《国家地理杂志》率先证实了俄罗斯方面的报告，确认他们在今年早些时候打通了了南极冰盖，抵达位于厚度为3766米冰下的沃斯托克湖—1.5万平方公里，是目前已知的面积最大的冰下湖，沃斯托克湖面温度为零下3.5°C，湖水平均深度400米。意味着经过了二十多年的努力，俄罗斯成为了全世界首个接触到南极冰盖下方湖泊的国家，也意味着“人类首次发现了与世隔绝1500万到3000万年的流动湖水”。

尽管俄罗斯高调地宣布了抵达冰下湖的消息，但《国家地理杂志》认为“很难说俄罗斯就是这场探索冰下湖竞赛的大赢家”，原因可能在俄罗斯钻透冰盖的方式和研究能力。俄罗斯的沃斯托克站站长Yelagin却强调他们的钻探方案没有问题，尽管俄罗斯科考队采用煤油座位钻探液，以防止钻头结冰。但在钻探的最后部分，他们采用惰性化学液体塞住洞的底部，并用加热的方式来钻探最后部分，以代替机械钻头，以防止对湖水造成污染：“当我们在钻到3623米，接触到冰湖后，湖水在压力下回流入洞中约30-45米，冻住形成冰塞，从而将这世界上最纯净的湖水与外界再度隔离开来。”

在最近的南极条约协商会议期间，俄罗斯计划提交一份环境评估报告，分析钻探对沃斯托克湖的影响，并计划在2012～2013的南极夏季，把水下机器人送入沃斯托克湖，采集湖水样本和湖底沉积物样本。

相比俄罗斯，英国人探秘冰下湖的计划则显得不那么着急。艾斯沃斯湖项目的负责人马丁·赛格特教授(Martin Siegert)解释说：“我们为探索这个隐匿世界的计划准备了将近 15年。直到现在，我们才具备穿透南极冰层和收集样本的知识及技术，且不污染冰层之下的世外之境。这是一项前沿科学项目，拥有最先进的工程学知识和技术，因为我们的团队由来自英国环境研究委员会的工程师，以及八所英国大学的科学家组成，致力与发现隐藏在这三千米之坚冰之下沉积物里的秘密。”

按照计划，英国项目研究团队将在这个研究季节里，利用来自融化的冰川、经过过滤和紫外线辐射处理的热水来对艾斯沃斯湖进行钻孔。他们认为这种技术对环境更加安全。“另一个原因是它的速度很快，” 赛格特教授说，“俄罗斯花费了数年时间，采用机械钻头凿穿厚厚的冰晶体，触及沃斯托克湖。而我们的团队将只需三天，就能融化冰层抵达艾斯沃斯湖。”

俄罗斯却对英国声称使用的“热水钻”清洁技术不以为然，其南极任务负责人瓦列里·卢金（Valery Lukin）有个搞笑的说法：“想象一下古老的艾斯沃斯湖：从未被人类触及过，经过数千万年的进化，也许已经有新生命就在那儿繁衍开了。但是英国人去了，一锅开水倒进去，这难道是要我们研究微生物汤？”

外星湖有生命

在著名的德雷克方程中，德雷克列出了在预测“到底探测外星智能生命有多么困难”这个问题上的所有影响因素。只要将所有这些因素相乘就可以得出一个数字N，而N这正是我们的银河系中可以探测到的文明总数。其中有个重要参数是“具有相应条件的行星上能够诞生生命的几率”。目前的研究结果是从接近0到20%不等。有人认为这个参数接近于零，地球上多细胞生命的出现是一系列事件与环境结合的产物，这样的组合非常特殊且偶然，仅仅出现了一次。而有些人则认为，这个数字应该是100%—只要生命有可能存在，那么这颗行星上终将进化出生命。

科学家相信极端微生物的存在，这个星球留给人类独特的生物资源和极其珍贵的科研素材，就是解开这个参数之迷的关键钥匙。而南极，作为地球上唯一一片无主大陆，其冰盖之下存在着与世隔绝超过数千万年的淡水湖泊：完全的黑暗，超高氧浓度，高压，高寒，低养分，恰好成就了孕育极端微生物的绝佳环境。

俄罗斯钻透的沃斯托克湖，不仅是地球上已知的最大超纯净水系，含水量堪比安大略湖，约有5400立方千米，其水质比经过双层净化的蒸馏水还要干净许多。沃斯托克还被称为“外星湖”，因其深埋于冰雪之下长达2500万年之久，环境与木星的第六颗已知卫星欧罗巴的地下湖的情况极其相似，地热使得冰层下的湖水处于流动状态。

因为这些原因，俄罗斯所进行的探索项目受到了俄太空署和美国航空航天局的密切关注。等到明年夏天，俄罗斯科学家将会返回沃斯托克站，继续对冰川湖的湖水取样，甚至派潜水机器人至冰湖底部收集沉积物。与此同时，英调查队的计划则在有条不紊的进行：先头部队已经将近70吨的科研仪器运送到了南极西部冰原，为下个研究季节做好了充分准备。今年底，一个由多名科学家和工程师组成的科研组，将会利用热水钻探技术在冰面上钻出一个近3公里深的钻孔，然后投放钛探测器，用来挖掘湖床上的沉积物的岩芯提取器测量和收集水样。

冰下湖里面有什么样的生物？背负着这样的命题，人类因此从未停止过探索极端环境里的生物，正如卡梅隆不久前造访马里亚纳海沟深渊，而生命也未停止过挑战和颠覆人类对其的认识，使人类常怀敬畏之心，在19世纪，人们还认为生命是不可能在极端环境例如深海存活。探索南极生命，让我们不得不对生命理论重新进行检视与定义，也许上述的参数也会随之改变。生命—以及出现生命所必需的环境—也许并不像我们之前认为的那样稀有。

〔对话英国南极调查队项目负责人马丁·赛格特教授〕

生命存在的模样

记者：南极地下真的有液态水存在？

马丁：这是真的。原因很简单，一方面，地球表面的地热流给冰盖底床加温，另一方面，数千米厚的冰盖成为了性能优良的绝缘体，使底部免受地面极端低温的影响。底部冰温上升到压融点并使剩余的热量用于融化冰层，于是出现了液态水。你可以想象成地热流上面盖了一层厚厚的毯子。

记者：为什么大家都对冰下湖感兴趣？

马丁：关于它，我们想知道的事儿太多了。15年前，有科学家推测南极冰盖下面的液态水中可能有生命存在，那里是非常极端的环境。我们想知道生命怎样在那里存活，想知道它们是什么样的生物，甚至就是想知道是否有生命能在那里存在。

记者：所以，这个钻探计划的目的是？

马丁：取得湖水和沉积物样本，坦白说，要做到这一点就非常困难。我们要钻透3公里的冰盖，但得用一种非常清洁的方式，需要既不会污染湖水，也不会影响所获取的标本。在把样本完全隔离之后，才能带回地面实验室研究。

记者：如果艾斯沃斯湖里已经有生命存在，怎样才能确保它不受到外界污染？

马丁：如果我们不能确保有这样的能力，宁愿停止钻探计划。我们现在使用的是热水钻。跟传统的机械钻探技术相比，热水钻的时间更快，也更清洁，基本上是目前钻透冰盖、抵达冰下湖的最快捷有效的方式。

记者：热水钻是怎样工作的？

马丁：热水钻类似一个复合锅炉和洒水的系统。我们采集雪水，过滤之后加热至97摄氏度，由长达3.4公里的软管连接，通过钻头喷出。这样可以一路通往冰层底部，融化出一个直径为36厘米，平滑规整的孔。过这个孔，探头能够深入冰下湖的不同深度，收集湖水和沉积物样本，在钻孔重新结冰之前，采集样本的时间大约有24小时。整个过程就是和时间赛跑。

记者：采集到样本之后，会怎样处理？

马丁：带回地面实验室分析。有人说这像一个太空任务，因为艾斯沃斯湖跟木卫二的环境极其相似。有人推测木卫二上可能存在生命，我们在南极的实验或许成为了检验这一假设的重要依据之一。或许会花上20年，或者50年，但我们所做的一切或许对未来的研究，能提供些许的帮助。