哪里有水，哪里就有生命——即使是在南極洲冰川湖泊下。

近日，發(fā)表于美國地球物理聯(lián)盟(AGU)的學(xué)術(shù)期刊AGU Advances的研究中，科學(xué)家們分析了從默瑟湖(Mercer lake)冰下湖底的沉積物和水中提取的海洋和微生物的化學(xué)指紋圖譜，首次描述了活躍的微生物從哪里獲得碳，及其在這個極其荒涼的系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)移。研究人員利用來自沉積物、微生物和碳循環(huán)的數(shù)據(jù)來推斷該地區(qū)的地質(zhì)歷史，結(jié)果令人驚訝。

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(資料圖)

雖然人們之前認為默瑟湖上的冰在長達數(shù)十萬年的時間里一直保持穩(wěn)定，但這項新的研究證實，大約6000年前，默瑟湖與海洋相連，南極西部冰蓋比現(xiàn)在要小，冰與海洋交匯的地方，比現(xiàn)在至少向內(nèi)陸延伸250公里，可能更多。這一時期的氣候相對于上一個冰河時代末期，甚至相對于今天的人為氣候變化而言都是穩(wěn)定的。

研究人員說:“這些來自水和沉積物樣本的真實數(shù)字，現(xiàn)在可以用來驗證冰蓋模型?！彼麄儚?018年12月到2019年1月，從冰下湖泊中鉆穿了超過半英里的冰，獲取出了迄今為止最長的巖芯——大約7英尺。

這是歷史上科學(xué)家第二次從冰下湖泊中提取沉積巖芯。第一個是2013年從惠蘭斯湖(Lake Whillans)獲取。

“這項工作是我們向前邁出的一大步，我們原以為現(xiàn)在的冰川是逐漸消退到了現(xiàn)在的位置，但實際上它曾遠遠超出過現(xiàn)在的位置，這表明冰川比我們目前認識到的要動態(tài)得多?，F(xiàn)在我們需要將這一新的認知納入模型，以更好地預(yù)測未來隨著地球變暖可能會發(fā)生什么?！?/p>

研究團隊使用了地球化學(xué)工具，包括同位素分析和放射性碳定年法，來弄清楚碳如何在整個系統(tǒng)中循環(huán)。他們將其與已知的微生物代謝估計相結(jié)合，從數(shù)學(xué)上確定了南極西部冰蓋的接地線何時消退。

圖：從默瑟湖提取沉積物和水樣的鉆孔。圖源:Kathy Kasic, Billy Collins

6000年前的碳嘗起來還不錯

研究人員說:“事實證明，生活在這種環(huán)境中的細菌是頑強的小家伙，它們會利用那里的資源生活。這項研究確實證實了哪里有水，哪里就有生命。”

湖中的微生物以6000年前的碳為食，當(dāng)時該地區(qū)還與海洋相連。

強調(diào)一點，這里沒有像地球上大多數(shù)湖泊那樣，通過光合作用為生命提供能量的陽光?！霸谀?，除了6000年前遺留下來的碳，微生物還可以利用與冰蓋本身相關(guān)的物理過程中產(chǎn)生的化學(xué)能，” 研究人員說。隨著冰的移動，冰下的巖石被粉碎成小顆粒，這些小顆粒在水中流動，微生物——主要是細菌和古細菌——在一個被稱為化學(xué)合成的過程中獲取這些礦物質(zhì)的能量。

研究人員說，默瑟湖底沉積物中的碳庫比冰下河流循環(huán)系統(tǒng)中的任何其他碳庫至少大100倍，微生物可以有效地利用它。此外，微生物同時也利用從上游水體引入系統(tǒng)的碳。冰下湖泊可能是短暫的，更像是一個編織的冰下河流系統(tǒng)，而不是一個封閉的湖泊系統(tǒng)。“這些湖泊不是獨立的生態(tài)系統(tǒng)，而是通過水和沉積物的運輸連接起來的社區(qū)網(wǎng)絡(luò)?！?/p>

描繪更大的圖景

南極冰蓋的命運對全球海平面上升有著非同尋常的影響。研究人員表示:“在氣候科學(xué)領(lǐng)域存在許多無望的厄運和陰郁。但我在這項工作中發(fā)現(xiàn)了希望，因為它強調(diào)了冰蓋比我們以前所認識的更具活力，我們需要探索這種可逆性的想法——是什么強迫機制導(dǎo)致冰蓋重新前進到今天的位置?這樣我們就能更好地預(yù)測未來的情況?！?/p>

科學(xué)家們估計，南極洲可能有超過650個冰下湖泊，因此，關(guān)于冰下湖泊的核心研究才剛剛開始，研究也僅僅揭開了謎團的表面。但有一件事是肯定的:觀察冰川的底部，特別是這些冰下湖泊系統(tǒng)中的水和沉積物，是值得付出額外努力的。

參考文獻：

1.https://phys.org/news/2023-05-scientists-carbon-subglacial-freshwater-lake.html

2.https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022AV000846

3. Citation: Venturelli, R. A., Boehman, B., Davis, C., Hawkings, J. R., Johnston, S. E., Gustafson, C. D., ... & SALSA Science Team. (2023). Constraints on the timing and extent of deglacial grounding line retreat in West Antarctica.AGU Advances, 4(2), e2022AV000846.

編譯：Sara

審核：Daisy

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