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沃斯托克湖的卫星图像（美国国家航空暨太空总署戈达德太空飞行中心）

冰下湖（英语：Subglacial lake）是位于冰川下的湖泊，通常位于冰帽或冰盖下方。由于高压环境下冰的熔点降低[1][2]，上面的冰以每年数毫米的速度逐渐融化[3]。融水流向低水压区域并形成液态水体，可与外界分隔数百万年[1][4]。

自从南极冰盖下的冰下湖被首次发现以来，南极洲、格陵兰的冰盖下方和冰岛瓦特纳冰原下有400多个冰下湖被发现[5][6][7]。冰下湖占了地球淡水的一部分，仅南极冰下湖的体积就约有10,000平方公里，约占地球上液态淡水的15%[8]。

冰下湖的生态系统与地球大气层隔绝，含有活跃的嗜极微生物群落，能够适应寒冷和低营养的条件，并促进不受太阳能量输入的生物地球化学循环[9]。冰下湖及其生物在天体生物学和寻找外星生命领域相当重要[10][11]。

物理特征 编辑

由于地热活动平衡了冰下湖的热量损失，加上上方冰川的压力导致水的熔点降至摄氏零度以下，湖水得以保持液态，而高盐冰下湖泊则因其高盐度而保持液态[5]。在面积最大的冰下湖沃斯托克湖，其湖上的冰层比周围的冰盖厚得多。

历史 编辑

俄罗斯科学家彼得·克鲁泡特金于19世纪末首次提出南极冰盖下可能存在液态淡水，他认为冰盖底部的地热能让温度达到冰的熔点[2][12]。俄罗斯冰川学家伊戈尔·A·佐蒂科夫进一步提出了冰盖下淡水的概念[5]。截至2019年，南极洲有超过400个冰下湖被发现[7]，不排除未来还有更多[5]。格陵兰[6]、冰岛和加拿大北部也发现了冰下湖[13]。

 
俄罗斯科学家彼得·克鲁泡特金首次提出冰下湖的概念

早期探索 编辑

为了对南极冰盖进行广泛的调查，俄罗斯地理学家兼探险家安德烈·彼得罗维奇·卡皮察在1959年和1964年四次苏联南极远征中，两次使用地震探测技术绘制了南极洲沃斯托克站下方地层。他收集的数据在30年后被使用，最终发现了位于冰层下的沃斯托克湖[14]。

从1950年代末开始，英国物理学家史丹‧埃文斯（Stan Evans）和戈登‧罗宾（Gordon Robin）开始使用无线电回波探测（英语：radio-echo sounding，RES）的技术来绘制冰厚度图表[15]。17个冰下湖泊使用此技术被记录[16]。格陵兰岛第一个冰下湖也被无线电回波探测发现[1]。

卫星探勘 编辑

1990年代初，来自欧洲遥感卫星ERS-1的雷达高度计资料提供了南极洲至南纬82度的详细地图[17]，进一步确定了南极冰下湖泊的地理分布。2005年，劳伦斯·格雷（Laurence Gray）和冰川学家团队开始根据雷达卫星数据解读冰层表面的活动，表明冰下可能存在水文活跃的冰下湖[18]。

分布 编辑

南极洲 编辑

南极有近400个冰下湖，大多数位于冰下流域的分界，当中最大的冰下湖是沃斯托克湖。在1995年至2003年ERS-2卫星进行的高度计调查显示，东南极冰盖的高度出现异常，表明东南极冰盖下存在水流[19]。

 
南极洲冰下湖分布（国家科学基金会）

参考资料 编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Palmer, Steven J.; Dowdeswell, Julian A.; Christoffersen, Poul; Young, Duncan A.; Blankenship, Donald D.; Greenbaum, Jamin S.; Benham, Toby; Bamber, Jonathan; Siegert, Martin J. Greenland subglacial lakes detected by radar: GREENLAND SUBGLACIAL LAKES DISCOVERED. Geophysical Research Letters. 2013-12-16, 40 (23): 6154–6159. Bibcode:2013GeoRL..40.6154P. S2CID 55286616. doi:10.1002/2013GL058383. hdl:10871/30231   （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 Siegert, Martin John; Kennicutt, Mahlon C. Governance of the Exploration of Subglacial Antarctica. Frontiers in Environmental Science. 2018-09-12, 6: 103. ISSN 2296-665X. doi:10.3389/fenvs.2018.00103  . hdl:10044/1/63886  . 
  3. ^ Le Brocq, Anne M.; Ross, Neil; Griggs, Jennifer A.; Bingham, Robert G.; Corr, Hugh F. J.; Ferraccioli, Fausto; Jenkins, Adrian; Jordan, Tom A.; Payne, Antony J.; Rippin, David M.; Siegert, Martin J. Evidence from ice shelves for channelized meltwater flow beneath the Antarctic Ice Sheet. Nature Geoscience. 2013, 6 (11): 945–948. Bibcode:2013NatGe...6..945L. ISSN 1752-0908. doi:10.1038/ngeo1977 （英语）. 
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  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 Davies, Bethan. Antarctic Glaciers. AntarcticGlaciers.org. [2019-12-16] （美国英语）. 
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  11. ^ Rampelotto, Pabulo Henrique. Resistance of Microorganisms to Extreme Environmental Conditions and Its Contribution to Astrobiology. Sustainability. 2010, 2 (6): 1602–1623. Bibcode:2010Sust....2.1602R. doi:10.3390/su2061602   （英语）. 
  12. ^ Kropotkin, Peter. Research on the Ice Age. Notices of the Imperial Russian Geographical Society. 1876. 
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