編譯/方陵生

夏日的斜陽照在南極冰蓋上，斯拉威克·圖拉茲克正凝視著190米外的一架飛機(jī)——這是一架“大力神”軍用運(yùn)輸機(jī)，它剛剛將圖拉茲克領(lǐng)導(dǎo)的探險隊(duì)隊(duì)員和12名工人，以及重達(dá)4500千克的鉆探用具運(yùn)抵巨大的南極冰蓋上。但現(xiàn)在，它因機(jī)身下的滑雪板被凍在雪地上而無法起飛。一些人正拼命地鏟除飛機(jī)滑雪板上的雪。飛機(jī)不能在寒冷的冰原上停留太長時間，如果引擎關(guān)閉超過幾分鐘，飛機(jī)就有可能無法啟動。

飛機(jī)轟鳴著，飛轉(zhuǎn)的螺旋槳揚(yáng)起陣陣雪片。圖拉茲克十分擔(dān)心，因?yàn)檫@是這架飛機(jī)的第一次飛行，飛機(jī)一旦被困，他此行的任務(wù)可能被耽誤，而為了等待這個任務(wù)機(jī)會，他花了6年的時間。

科考探險隊(duì)踏上南極土地

圖拉茲克是美國加州大學(xué)的冰川學(xué)家，他領(lǐng)導(dǎo)的這支探險隊(duì)的任務(wù)是勘察地球上最后的未經(jīng)人類開發(fā)之地——惠蘭斯湖，一個隱藏在冰下800米處的未曾有人親眼見過的神秘湖泊。厚厚冰層下的惠蘭斯湖可能已經(jīng)有數(shù)千年時間不見天日了，登上這片冰原的圖拉茲克等人迫切地想要知道在這個冰下湖泊里究竟會有什么驚人的發(fā)現(xiàn)。他們打算通過鉆孔深入湖中，獲取湖水和湖泥樣本。他們還打算將攝像裝置降到湖中，以了解那里是否存在生命。如果有生命存在，他們還想知道它們會是一些什么形式的生命。自2007年被發(fā)現(xiàn)以來，通過雷達(dá)勘測、衛(wèi)星激光探測，以及在冰上挖淺洞引爆炸藥產(chǎn)生地震沖擊波等勘察手段，科學(xué)家對這座地下湖的了解至今僅僅只是一個模糊的輪廓。

對于世界各地的科學(xué)家來說，南極冰下湖勘探將是人類探索史上的一個重要里程碑。地球10%的陸地都被封鎖在冰層下面，那是人類未曾踏足的地方。探索冰川下的湖泊可以幫助解答許多重要的問題，例如全球變暖是否有可能加速南極洲的冰川撤退，從湖中取得的樣本或許還可以為太陽系其他冰冷星球是否有可能存在某種生命形式提供線索。

此次探險的目的所在就在圖爾茲克腳下幾百米處，幾乎已經(jīng)觸手可及。但是，正如飛機(jī)所遭遇的起飛困境，在南極的嚴(yán)寒條件下，即使是在冰層中鉆孔這一看起來相當(dāng)簡單的任務(wù)，也會變得極為困難。更要命的是，南極洲的夏季很快就要結(jié)束了，這意味著鉆探工作也要盡快結(jié)束，而由于惡劣天氣的延誤，探險隊(duì)只剩下短短不到14天的時間。圖拉茲克說：“南極洲的野外勘探工作就像打一場塹壕戰(zhàn)，花上幾個月的時間在那挖掘，而最后決定戰(zhàn)爭勝負(fù)的，卻是快速結(jié)束的一場閃電戰(zhàn)?！?/p>

飛行員第三次發(fā)動引擎，飛機(jī)終于顫動起來，接著掙脫冰面的束縛飛上了天空。

惠蘭斯冰下湖泊發(fā)現(xiàn)始末

惠蘭斯湖的發(fā)現(xiàn)故事，可以追溯到50年多年前。在20世紀(jì)的大部分時間里，南極冰蓋都被視為永恒不變的，一些科學(xué)家甚至建議將人類產(chǎn)生的極具危害的核廢料永久性地儲存于冰蓋下。但到20世紀(jì)下半葉，隨著冰層穿透雷達(dá)技術(shù)的出現(xiàn)，科學(xué)家在厚厚的冰層下發(fā)現(xiàn)了高達(dá)2750千米的山脈。20世紀(jì)60年代末和整個70年代，裝備了俯視雷達(dá)的“大力神”飛機(jī)飛行數(shù)千千米，繪制出了整個南極洲大陸冰川下的地圖，這極大地改變了科學(xué)家對南極洲的認(rèn)知。冰川學(xué)家同時注意到，在某些地方，通常呈鋸齒狀的冰下景觀變得平坦起來，并在雷達(dá)上顯現(xiàn)出異常明亮的光亮，這表明這些地方是水體而非巖石。

不過，科學(xué)家當(dāng)時并沒有意識在冰層下會有湖泊。而今天他們已經(jīng)知道，在南極洲厚厚的冰層下面至少有200多個湖泊——地球內(nèi)部滲出的地?zé)峤o這些湖泊提供熱量，以每年幾個硬幣厚度的速度融化著冰蓋底部的冰層，最終形成了冰下湖泊。

20世紀(jì)90年代中期，科學(xué)家在南極洲東部冰下3660千米處，發(fā)現(xiàn)了一個相當(dāng)于美國密歇根湖的大湖，含水量達(dá)5419立方千米。俄羅斯人花了數(shù)年時間鉆到冰層下面研究這個如今被稱為“沃斯托克”的湖泊。當(dāng)俄羅斯人鉆到190米時，原本透明的冰樣突然變“臟”了。這些夾雜著斑斑點(diǎn)點(diǎn)泥漿的冰樣表明，沃斯托克湖中的渾水一度凍結(jié)并構(gòu)成了冰蓋底部的一部分。

蒙大拿州立大學(xué)的湖泊生物學(xué)家約翰·普里斯庫獲得了一些臟冰樣本。在此之前。他在南極洲沿岸的一些小湖泊中發(fā)現(xiàn)了大量的細(xì)菌和藻類，這些湖泊上部3～10米的水體都凍結(jié)成了冰，湖泊中的生命通過透過冰層的陽光進(jìn)行光合作用，欣欣向榮地繁衍生息。普里斯庫知道，沃斯托克湖深埋冰下，一片黑暗，如果有生命存在，它們能夠利用的能量來源顯然是完全不同的。

當(dāng)時，科學(xué)家們正在尋找太陽系中的其他生命形式。因此，“沃斯托克湖中是否有生命存在”這個問題引起了廣泛關(guān)注?？臻g探測器在木星衛(wèi)星木衛(wèi)二上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了被封鎖在8～16千米厚冰層下面的海洋，科學(xué)家猜測木衛(wèi)二黑暗的海洋中可能有生命存在?？紤]到木星可能是一個被冰覆蓋的星球，而環(huán)繞木星和土星的其他衛(wèi)星上包含的水體是地球所有海洋的5～6倍這樣一個事實(shí)，沃斯托克湖的發(fā)現(xiàn)就十分驚人了。如果要了解木星等外星球上永不見天日的地下海洋里的生命形式，環(huán)境條件類似的沃斯托克湖就是一個理想的勘察對象。

正如所預(yù)想的那樣，普里斯庫在沃斯托克湖臟冰樣本中發(fā)現(xiàn)了死亡或休眠的細(xì)胞，每立方厘米的細(xì)胞數(shù)量多達(dá)上萬。不過也有一些人對此持懷疑態(tài)度，他們推測這些細(xì)胞不是來自冰樣本身，而是來自俄羅斯人為防止鉆孔封凍而使用的煤油。由于人們擔(dān)心鉆探作業(yè)有可能導(dǎo)致煤油泄漏污染冰下湖水體，沃斯托克湖的鉆探工作被迫擱置。而在另一個計(jì)劃中，2007年，科學(xué)家通過衛(wèi)星探測，發(fā)現(xiàn)了南極洲西部冰下800米處的惠蘭斯湖，這個冰下湖泊被認(rèn)為長12千米，寬8千米，深8米。

艱苦卓絕的冰上鉆探工作

作為一名冰川學(xué)家，圖拉茲克想調(diào)查對于地球氣候變化至關(guān)重要的一個問題：冰川下的河流湖泊對于大陸架冰層的運(yùn)動是否起著某種潤滑作用，在一定程度上加快了冰川流入大海的速度，從而引發(fā)海平面的迅速上升？為此，2007年11月，圖拉茲克的研究團(tuán)隊(duì)在惠蘭斯湖上方的冰面上安裝了檢測儀器，以監(jiān)測冰層的運(yùn)動。這一舉措為揭開惠蘭斯之謎邁出了重要的第一步。然而，要真正了解惠蘭斯湖的物理學(xué)狀況和生物學(xué)環(huán)境，還需要鉆孔到湖面。于是圖拉茲克和普里斯庫等數(shù)十位不同科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家有了一個新的計(jì)劃：以熾熱的噴射水流代替金屬鉆孔，以避免煤油污染地下水體。這一雄心勃勃的計(jì)劃得到了美國國家科學(xué)基金會的資助。

2012年11月，圖茲拉克等30多名來自十多個研究機(jī)構(gòu)的生物學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家和冰川學(xué)家聚集在南極洲海岸邊的麥克默多科考站，準(zhǔn)備向惠蘭斯湖進(jìn)發(fā)。

2013年1月17日，圖茲拉克等人乘坐“大力神”首批降落在惠蘭斯湖上方的冰面上。在隨后的幾天里，“大力神”往返三次，將其他人員和設(shè)備運(yùn)達(dá)目的地。接下來的任務(wù)就是在冰面上鉆孔。雖然采取的是熱水鉆孔技術(shù)，但科學(xué)家仍然要面對很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樽M熱水的鉆孔可能很快被封凍，而且鉆出的孔洞也可能在周圍冰層的壓力下崩塌。

探險隊(duì)的營地駐扎在離南極點(diǎn)611千米的地方。在南極洲西部夏天的薄霧籠罩中，探險隊(duì)駐地上若隱若現(xiàn)許多小點(diǎn)。這些小點(diǎn)其實(shí)是一個個卡車般大小的集裝箱，被固定在一個個巨大的雪橇上。鉆探隊(duì)陣容強(qiáng)大，由20多個這樣的巨型雪橇組成，首尾相接地排列在雪原上，看上去就像一個巨大的金屬怪獸。最前面的第一段、第二段和第三段是這頭“巨獸”的腦袋，裝載著發(fā)電機(jī)和變壓器，將燃料轉(zhuǎn)換為電力；第四段的功能是對融化的冰水進(jìn)行紫外線消毒和過濾；處理后的水通過凱夫拉爾纖維強(qiáng)化軟管進(jìn)入第五段和第六段進(jìn)行加熱加壓；經(jīng)過加熱加壓處理后的水在第七段被注入長達(dá)800多米的軟管中，軟管則被纏繞在一個巨大的轉(zhuǎn)軸上。

1月23日，鉆孔作業(yè)正式開始，轉(zhuǎn)軸上的軟管漸漸松開，被放入冰上的一個孔洞中，熾熱的高壓水流從噴嘴處噴涌而下。

鉆孔設(shè)備是由七位來自內(nèi)布拉斯加州大學(xué)的鉆孔人員研制出來的，他們放棄了美國宇航局或生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域穩(wěn)定而單調(diào)的工作，來到南極洲開始他們的探險之旅。穿戴破舊的工作服和滿是油膩的手套，他們熟練地操作著鉆機(jī)，同時旋轉(zhuǎn)閥門調(diào)節(jié)水流，以保持水的溫度和流速。如果水流溫度過低或流速過慢，就可能導(dǎo)致軟管結(jié)冰，就像人的血栓會阻塞冠狀動脈一樣。

成功鉆透冰層抵達(dá)冰下湖泊

1月25日下午，經(jīng)過兩天的鉆探工作，進(jìn)入惠蘭斯湖的最后步驟開始了。鉆孔軟管在直徑50厘米的冰洞中一直下垂到冰下755米處。由于冰下條件惡劣，科學(xué)家無法在鉆頭上直接安裝攝像頭，他們只能根據(jù)傳感器傳來的信息推斷發(fā)生在冰下數(shù)百米處的事情?？茖W(xué)家監(jiān)測著電腦上的傳感器讀數(shù)，這些數(shù)據(jù)傳送來了一個他們無法看到卻可以通過數(shù)據(jù)感知到的世界的信息。

至1月25日晚，從傳感器傳來的數(shù)據(jù)表明，鉆頭離湖面越來越近了。為了避免攪動起湖中的泥漿，操作人員放慢了鉆孔的速度。為了確認(rèn)鉆頭是否鉆破冰層抵達(dá)湖面，一個攝像頭通過鉆孔被放了下去?？茖W(xué)家們擠在冰上的控制室里觀看錄像實(shí)況。

在顯示屏上，鉆孔的圓形冰壁就像宇宙蟲洞的輪廓一樣詭異地波動著……攝像頭最終停在了冰下800米處。一片湖景呈現(xiàn)在科學(xué)家們的眼前：泥濘的湖面上，絲絲縷縷的泥漿漂浮在水中。就像36年前“海盜號”登陸器登陸火星發(fā)回的有史以來第一張火星表面圖像一樣，由一排排粒狀像素構(gòu)成的圖像帶給科學(xué)家們極大的震撼——它所顯示的是人類前所未見的圖景。

確定冰下湖中有生命存在

科學(xué)家們終于等到了在冰蓋下尋找生命的機(jī)會。不過，與人們預(yù)想的不同，湖水水體只有1.5米深，而不是之前雷達(dá)勘察估測的約8米——之前6米深的黏稠的湖床泥漿被誤認(rèn)為是湖水，導(dǎo)致湖的深度被高估了。

1月28日早上，身穿白色無菌大褂的科學(xué)家聚集在鉆機(jī)平臺上，等待首次從惠蘭斯湖上取得的樣本。

一根緊繃的纜繩緩緩地從鉆孔中被提起，來自路易斯安那州立大學(xué)的微生物學(xué)家布倫特·克里斯特納用錘子從纜繩上敲下一團(tuán)團(tuán)凍住的冰塊，裝入一個不透明的瓶子，瓶子旋即被帶到實(shí)驗(yàn)室。

在實(shí)驗(yàn)室里，來自惠蘭斯湖的呈蜂蜜色的湖水樣本流進(jìn)一個透明的試管中，一根電極插入試管，一串串?dāng)?shù)字開始閃現(xiàn)在液晶顯示屏上，顯示湖水擁有很強(qiáng)的導(dǎo)電性能。在場的科學(xué)家激動萬分，因?yàn)檫@表明湖水中含有可作為微生物食物的大量礦物鹽。冰下深處通常被視為對生命極端嚴(yán)苛的環(huán)境，惠蘭斯湖有可能適宜生命生存的環(huán)境，這令科學(xué)家感到振奮。湖水溫度為-0.5℃，略高于麥克默多站附近海域的水溫。在麥克默多站附近海域生活著大量的海星、重達(dá)45千克的有齒魚和其他海洋生物，而在惠蘭斯湖，來自上方冰雪的壓力使得湖水的冰點(diǎn)低了好幾攝氏度。

科學(xué)家還驚奇地發(fā)現(xiàn)，惠蘭斯湖中含有氧氣。冰蓋融化時產(chǎn)生的氣泡釋放的氧氣通過冰川縫隙進(jìn)入地下湖中。在許多情況下，海底只要有足夠的氧氣，就可以供養(yǎng)大量的蠕蟲、海星和其他海洋無脊椎動物。

惠蘭斯湖如今所在的地方原先是一處淺海海底。之前有科學(xué)家在提取自湖中的沉積物中發(fā)現(xiàn)了這方面的證據(jù)——在1000萬～1500萬年前的中新世，一種被叫做硅藻的有殼水生微生物可能生活在湖里。

在過去2000萬年里，惠蘭斯湖經(jīng)歷了多次被冰雪覆蓋和融化的過程，最近一次被冰雪覆蓋發(fā)生在大約12萬～100萬年前?？茖W(xué)家認(rèn)為，如果湖中有生命存在，很可能就是從無冰年代幸存下來的。

那么，當(dāng)湖水重新凍結(jié)之后，陽光被厚厚的冰層阻斷，作為地球表面大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)主要能量來源的光合作用無法進(jìn)行，冰下湖中這些幸存下來的生命又是如何戰(zhàn)勝接下來的嚴(yán)酷挑戰(zhàn)的呢？科學(xué)家認(rèn)為，如果冰川下面存在生命的話，它們將不得不以另類的方式來獲得能量來源——對礦物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分解。

科學(xué)家在蜂蜜色的湖水樣本中發(fā)現(xiàn)了一些比血紅細(xì)胞還小的微?！诒ɑ顒又斜荒肽コ伤樾嫉牡V物質(zhì)顆粒。就像小麥被磨成更易于人類消化的面粉，冰川活動將礦物質(zhì)碾磨成了微生物的美食。

1月28日，科學(xué)家邁出了期待已久的一步——在湖水樣本中加入一種DNA敏感染料，以嘗試檢測惠蘭斯湖中是否有生命存在。顯微鏡下，在黑色的背景色上，有一些綠色的斑點(diǎn)在閃閃發(fā)亮，這是細(xì)胞對DNA敏感染料作出的一種反應(yīng)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，每立方厘米的湖水樣本中有著多達(dá)10萬個細(xì)胞，這是首次確定冰下湖中生命細(xì)胞的存在。

科學(xué)家對未來的期盼和打算

為了繪制出南極洲冰下的生命圖景，微生物學(xué)家現(xiàn)在正利用DNA測序方法對來自惠蘭斯湖的500多種微生物進(jìn)行研究，以確定它們的屬類。

對活躍在冰層下的微生物，以及它們分解礦物行為的更多了解，將有助于解答全球變暖是否會加速南極洲冰川消失等重大問題。一些科學(xué)家認(rèn)為，冰層下的微生物可能產(chǎn)生數(shù)十億噸的甲烷，隨著海冰的消失，這些數(shù)量龐大的溫室氣體有可能逃逸出來，導(dǎo)致氣候變暖加速。

2月1日，圖拉茲克和他的隊(duì)員通過冰上的鉆孔放下一長串振動傳感器，這些傳感器將記錄下惠蘭斯湖中的生命活動以及湖水流動的信息，而這些信息將幫助科學(xué)家了解冰川下流動的水體是否起著潤滑作用，從而加速南極洲某些地方已經(jīng)失控的冰川的滑動趨勢。最后，他們在冰洞上蓋上膠合板，并堆上積雪。

在距離鉆孔1.6千米處，陽光下蹲伏著的“巨獸”——20多架雪橇停放在那里準(zhǔn)備過冬。隨著南極洲冬季黑暗長夜的到來，溫度將下降到-50℃，探險隊(duì)必須離開了，但停放在這里的雪橇卻代表著未來的希望：只要預(yù)算允許，圖拉茲克和普拉斯庫的團(tuán)隊(duì)將在明年返回，他們繼續(xù)探索南極洲隱藏的冰下世界。