科學前沿
作者：李月
科學家通過對極地的實地研究和考察曾斷定，在廣袤的南極冰蓋下藏匿著星羅棋布的湖泊。2012年2月8日，俄羅斯研究人員宣布，俄羅斯南極內陸考察站——東方站的考察隊員經過多年努力，鑽透南極冰層，觸及到冰層下存在的大約有2000萬年曆史的巨大淡水湖。
最大的冰下淡水湖
從發現到觸及南極冰下最大的淡水湖，俄羅斯研究人員用了近20年。早在1994年在羅馬召開的第23屆國際南極研究科學委員會（SCAR）會議上，俄羅斯研究人員就宣布，在俄羅斯南極內陸考察站——東方站的冰蓋之下發現了一個巨大的湖泊，俄羅斯科學家將其命名為東方湖。
隨著探索的進展，2012年2月5日，俄國研究人員在南極極點以東大約1300公裏、冰麵以下3769米的地方觸及到了東方湖。經過測量，該湖長250公裏，湖麵最寬處50公裏，湖的麵積約為1.5萬平方公裏，與著名的北美安大略湖相當。東方湖平均水深125米，湖泊兩端底床低於海平麵700米，東方湖的蓄水量約1800立方千米。由於深藏於冰層下麵，東方湖的環境有多種特征，一是高壓（大約350個大氣壓），二是低溫（大約零下30攝氏度），三是低營養物輸入，四是湖裏永久黑暗。
然而，東方湖並非南極冰層下唯一的湖泊。在過去10多年，研究人員已在南極冰蓋下發現了約145個大大小小的冰下湖泊，隻不過東方湖是迄今發現的最大冰下淡水湖而已。為何在冰層之下還有未結冰的湖泊呢？原因是，湖麵上極厚的冰蓋像一條厚厚的毯子，能保存地熱能，使得東方湖不會結冰。
南極冰下最大淡水湖的發現刺激了科學家進一步探索的欲望。由於南極冰下淡水湖是由冰凍圈-水圈-生物圈-岩石圈組成的低溫、高壓、低營養輸入和黑暗的封閉係統，因此需要探索在這種封閉環境中是否有微生物，如果有，它們是如何獲取能量的？是如何進行種群的繁衍並生存下來的？對冰下淡水湖的生命探索是否可以為揭開生命之謎提供線索？另外，對冰下湖泊的探索是否可以獲得全球變暖還是變冷的確切證據？同時，冰下湖是否聚積著大量甲烷，如果鑽探深入下去，是否會造成甲烷的大量釋放，從而加劇全球變暖？
從生命起源談起
對南極冰下淡水湖的探索首先會有助於解開生命之謎，尤其是地球上的生命起源之謎。這要從科學家一直在探索的生命起源之謎談起。在生命演化領域，有一個很有影響力的理論，即生命形成於地球海洋形成之初的“生命濃湯”（又稱為“熱湯”，因為當時的海洋是溫熱的，而且富含多種有機物）。
從理論上分析，生命起源大致經曆了三部曲。第一步是從無機小分子物質形成有機小分子物質。如地球大氣中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氫、氨、磷酸等在自然能量（如閃電、紫外線、宇宙線、火山噴發）的驅動下，合成出氨基酸、糖、腺甙、核苷酸等小分子有機化合物。第二步是從小分子有機物質生成生物大分子物質，如從氨基酸、核苷酸這類小分子有機物質形成原始的蛋白質分子、多糖和核酸分子。第三步是，由生物大分子物質組成多分子體係，從而形成單細胞和多細胞生命。
由於海洋占地球表麵積的71％，海水能調節氣候，又能溶解許多化學物質，因而海洋中蘊藏了“生命濃湯”。這個過程可以描述為：首先是，盡管許多無機物和簡單的有機物可以產生於大氣當中及陸地的池塘裏，但由於雨水衝刷，各種化合物最終彙集到海洋，因此海洋形成了“生命濃湯”。而且，盡管紫外線可以促使海洋表麵的有機物被分解，但由於紫外線的穿透力弱，海洋表麵以下的有機物有條件進一步進化，由簡單的有機物發展出各種生物小分子，如氨基酸、糖類、有機堿基、嘌呤、嘧啶，然後，這些生物小分子發展成多種生物大分子，如蛋白質、核酸、脂質等。最後，有一定複雜結構的生物大分子逐漸完善，形成了原始生命——原核細胞。
生命起源於海洋“生命濃湯”的假說通過後來的一係列科學實驗得到了某些證明。最著名的實驗是1953年美國芝加哥大學的史坦利·米勒和哈羅德·尤列的研究小組完成的，他們的實驗結果體現在《在可能的早期地球環境下之氨基酸生成》的論文中。米勒與尤列等人將水、甲烷、氨、氫氣與一氧化碳密封於無菌狀態下的玻璃管和燒瓶內，並將玻璃管和燒瓶連接形成一個回路。一個燒瓶裝了半瓶水，另一燒瓶則含有一對電極。首先加熱水產生水蒸氣，另一燒瓶的電極通電後會產生火花，以模擬自然能源——閃電。水蒸氣經過電極之後，又再度凝結並重返原先裝水的燒瓶中，由此讓實驗循環往複。