钻入南极冰下800米，发现大量古生物群，改变了人类对生命的认知
李论科学2021-02-04 16:12
本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。
我们一直在惊叹生命的顽强，但生命也不负所望，它一直在刷新着人类的认知。一次又一次地出现在了我们一直认为不可能存在生命的地方。
例如在地热温泉管道之中，火山口温泉之中，那里温度非常高、水中富含硫化物、重金属，不是强酸就是强碱，在我们的认识里没有生命可以生存在这样地方，这简直就跟毒水一样。
但是我们依然在这里发现了嗜热微生物，它们可以利用地热的能量将无机物转化为有机物供自己生存，同时这些细菌也为其他生命存在创造了条件。
还有我们在深海那个黑暗、高压、寒冷的地方也发现了有宏观生物的存在，当然海底火山喷口形成的热液喷泉也是那些自养微生物存在的理想场所。
那么地球上还有哪里条件比较恶劣呢？
你可能会想到两极，尤其是在南极地区那里的气温更加的寒冷、食物更加的匮乏、环境更加恶劣，但在南极依旧有150多种动物生存着。
还有哪里？有个地方你之前肯定没有想到，那就是南极厚厚的冰盖下面。
我们知道南极洲的面积达到了约1400万平方公里，海拔在2000米以上，整个南极大陆都被厚厚的冰覆盖，基本上没有土地、岩石裸漏在外面，除过周围的一些岛屿之外。
由于南极冰盖就像是给地球带了一个帽子一样，所以我们也叫它冰帽。整个冰盖储存在地球上绝大部分的淡水资源，足有3000万亿吨重，这些水要是全部释放到海洋，将会导致海平面上升数十米。
那么南极大陆冰盖之下是什么呢？直接像是土壤、岩石般的陆地，并没有这么简单，从上世纪开始科学家就猜测，在南极的冰盖下还隐藏着大量的冰下湖泊，但一直未得到求证。
直到上世纪的九十年代，科学家通过冰层穿透雷达和地震测绘的方式首次提供了冰下湖泊存在的确凿证据，现在我们已经在南极大陆冰盖下发现了大大小小400多个湖泊。
其中最大的两个湖泊为：东方湖和惠兰斯湖。湖泊的发现就让生物学家猜测，里面肯定有我们未知的、独立的生态系统，也就是说里面有生命的存在。
要知道冰下湖泊与世隔绝、黑暗寒冷，如果在这里面发现生命的话，那么对于人类认识外星生命将会是一次非常大的帮助。
但是想要知道里面有没有生命，最简单的办法就是大钻孔下去提出水体样本进行分析，说起来容易做起来困难。
为了在南极冰盖上往下钻探，科学家准备了6年的时间，专门设计了在冰面钻孔的热水钻机，而且钻探的过程中还要保证不会污染水体，防止将外界的微生物带进冰下湖泊造成污染。
2013年的1月，50万公斤的设备物资被运送到了惠兰斯湖之上，这包括燃料、移动实验室、机械车间，装满了6个集装箱的钻机以及附属设备等等。
经过两个星期的安装，这里俨然变成了一个大型工厂一般，两台发电机轰鸣，在零下15摄氏度的气温下，钻探了7天，在1月28日科学家检测到钻孔压力突然变化，表明已经接触到了水体。
在取样的过程中所有的工具设备都使用了紫外线照射、过氧化氢消毒以防止污染。钻孔深度800米，直径0.5米，水深只有2米。
从湖中收集了30升水和一些湖底沉积物，研究发现水体温度为- 0.5°C，没有结冰是因为地下热源以及冰盖压力的原因，研究人员在水体中发现了大量的古生菌，水中的微生物密度和深海生物的密度相似。
它们被困在冰下的时间长达数十万年，甚至上百万年，这些古生菌的种类达到了3931种，其中一些古生菌获取能量的方式跟我们熟知的一些细菌相似
在没有阳光无法获得能量的情况下，这些微生物无法直接利用溶解在水中的二氧化碳、甲烷来生存，而大部分微生物首先会通过获取铵化学键中的能量 ，然后再利用二氧化碳和甲烷来获取有机物质，供自己生存。
而铵的来源是埋藏在海床底古老的生物遗迹形成的，这是人类第一次看到南极冰盖下的生态系统。也验证了科学家以前的猜测，南极之下也是生命的乐园。
这可以帮助我们了解这些生命力顽强的微生物是如何在复杂环境下生存的。
南极冰下湖的发现对我们寻找地外生命，有着非常大的借鉴意义。因为在太阳系中虽然没有和地球表面一样的生态环境，但是却有着跟地球上极端环境非常相似的环境。
例如我们也在火星的南极冰盖之下也发现了液态水湖泊，首次是2018年的欧洲快车号火星轨道器发现的，最近科学家又在南极冰盖下发现了3个液态水湖泊。这些湖泊的深度埋藏在地下1.5公里处。
里面的水是富含高浓度矿物质的卤水，但是科学家依然相信在里面可能有微生物的存在。就像南极冰盖下的湖泊一样。
除了火星，在太阳系中的一些卫星上，那里的环境更加与南极冰盖形似。如木星的卫星木卫二和土星的卫星土卫二，它们两个都是表面完全被冰层覆盖的星球。
虽说它们两个能够接受到的太阳辐射很小，表面温度很低，但是潮汐摩擦都使得这两颗星球的核心非常的活跃，地热资源丰富，因此我们常会看到有液态水从这两个星球表面的冰层下喷射出来。
所以这两个星球的冰层下蕴藏着一个巨大的海洋，其中的水资源比地球上的还要多，并且科学家也认为，在两颗星球海洋的底部，也有热液喷泉。
可以说，这样的世界比南极冰层下的世界对生命来说更加友好，如果生命诞生在自然条件下、并且符合我们现在的科学认知，人类完全有理由相信，木卫二和土卫二的海洋中生活着我们未知的生命。
未来我们会派探测器上去寻找生命，但打钻是不可能的了，因为它俩的冰盖厚度在数百公里，我们可以收集从表面喷射出来的羽流，看里面有没有生物代谢留些的有机成分或者是直接检测到里面的生命。
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