撰文?道格拉斯·福克斯（Douglas Fox）?

道格拉斯·福克斯是一名科學記者，曾為《發現》、美國《國家地理》、《自然》等雜志撰稿。

翻譯?朱機

 

冰下的幽靈

2015年1月，羅伯特·祖克等十余位科學家在位于南極冰原與羅斯冰架交界區域的冰川開展了一項任務，希望追尋到海洋微生物的蹤跡。他們通過遙控機器人拍攝到了三種魚類、端足類甲殼動物和一只暗紅色的水母，這意味著這里似乎生存著一個豐富的生命社群。

南極冰層下的生命證據似乎有些姍姍來遲。這里氣候惡劣，冰層厚度達數百米，考察工作耗資巨大，這些都給科研人員造成了巨大的阻礙。但如今，這項這項令人震驚的發現在科學界引起了巨大反響，它撼動了人們長期以來對地球生命的認知，更提出了關于地外生命是否存在的新假設。

 

 

隱秘的食物鏈

2010年，祖克在羅斯冰架幫助工程師測試熱水鉆，并將機器人放入冰層下。當祖克操縱機器人沿著冰層底部行進時，視頻監控器上出現了一些奇特的景象：海葵的千百條觸手如同幽靈一般隨著海流搖擺。正常情況下，它們應該生長在海床上，但在這里，它們倒掛著把莖扎進冰里，由此形成的冰窟窿更成為其他蠕蟲的棲床。端足類動物、磷蝦和魚群在水中游來游去，甚至還有一條魚上下顛倒，肚皮擦著天花板似的冰面下緣游動。

他們無論如何都沒預料到，冰架下竟然會有這樣一個上下顛倒的生態系統。生物學家分析，就算冰架前緣的底下有著復雜的生命跡象，可以依靠附近有陽光照射的海面流動至此的海水供給營養，但是越向冰架內部，就越遠離陽光，微生物也會越小。此時，可供食用的食物碎片也越來越少，當食物被捕盡時，就形成典型的只有微生物存在的大片區域。此區域面積巨大，可從冰架下向內延伸至接地區域。由于接地區域與陽光隔絕完全無法進行光合作用，且上方也沒有可以提供浮游生物的海面，這里遠比海底深淵的環境更孤獨。

2013年，內布拉斯加大學林肯分校的南極聯合鉆探科學辦公室出資請祖克制造了升級版的遙控裝置——Deep SCINI。祖克應邀帶著Deep SCINI加入到鮑威爾所領導的探險隊，執行了文章開頭所提到的任務：鉆探接地區域。

發現了魚和端足類動物的考察隊隊員試圖弄清前因后果，問題的難點在于：動物比微生物需要的能量更多，以魚的生存為例，它們需要“金字塔”式的食物鏈來支撐。位于金字塔底部的微生物需要利用光能或化學能從生存的水域中獲取碳促進發育生長，中部的端足類動物以微生物為食，而位于頂部的魚則靠吃掉端足類動物為生。在“金字塔”式的食物鏈中，由下至上的能量轉化效率非常低，每1千克的魚需要約100千克的微生物為基礎才能完成一次轉化。

隨著Deep SCINI在冰洞中逐漸深入，在到達靠近冰層底部快要進入水體的地方時，研究人員發現玻璃般的冰壁變成了透明度略差的棕色。在最下面的20米冰層中含有很多富含碳元素的碎屑，而這些物質是幾千年前冰川在陸地慢慢移動時被凍結在其中而形成的。

當機器人Deep SCINI在冰底水域中探索時，也有一些沉積物從冰洞中飄落下來。“營養豐富”的碎屑隨著水域頂部的冰層融化釋放而出，厚厚的冰層不僅將陽光隔開，也為這里棲息的生物提供了食物來源。這些有機殘渣能夠維持處于食物鏈末端的微生物的生存。

冰川從陸地經過接地區域滑入海洋，就像一條速度緩慢的傳送帶。富含食物碎屑的冰層接觸到海水后開始融化，把其中的沉積物播散出去。由于含有雜質的冰層融化速度較快，當冰層向海洋滑動40千米時，冰層中的有機質就可全部釋放進海水中。

這種與世隔絕的生存環境很有可能是廣泛存在的。研究人員認為在冰層之下隱藏著20000多千米的接地區域，環繞著南極海岸，形成了一個巨大且欣欣向榮的生態系統。

 

 

河流在頭頂流淌

在上述“海洋綠洲”和開闊海面之間的海域內也可能生活著一些動物。研究團隊利用一種搭載在飛機上的冰雷達繪制出冰架的三維立體結構，從冰雷達最新探測的圖像來看，冰融化后會變成水流出這片接地區域，因其含鹽量少比海水輕，冰水會沿著冰架底部流動從而形成界限分明的支流。這條上下翻轉的河在冰底溶出一道深入冰層的河道，如果河流攜帶著冰里釋放出的碎屑，沿河道區域就有足夠的條件為生命體提供食物。

這些物種雖然生長在極端的環境中，其本身卻普通得不可思議。例如倒長的海葵就屬于某個廣泛分布于全球的常見種屬，從解剖結構上也和其他個體沒有任何奇異之處。研究人員還注意到一個適應性特征：海葵的卵中富含脂質，因此可以浮在冰底上而非沉入海底。

還在哪里有生命

這一發現也在一定程度上說明：地球上最遙遠和未知的地方并非人類所想得那么神秘、與眾不同。或許在那些人類曾經認為不宜居住的地方都可能有著復雜生命的存在。人們常常以液態水的存在與否判斷此環境是否宜居，但一些學者認為，能否成為居住地的關鍵因素在于是否有來自地質作用的能量，比如板塊構造或冰川滑動，這些地質運動能把封存已久的碳重新帶回可以被再次利用的地方以供養生命。近年來，其他科學家的發現也支持了這一看法。一些科學家在墨西哥灣的海底發現了成群的蠕蟲，它們聚集于上涌的可燃冰之上。另一項發現來自南極洲冰下的東方湖。東方湖位于冰面下3700米，上千年不見天日，并與空氣隔絕。20世紀90年代，俄羅斯科學家向下鉆探（但沒有碰到東方湖）并抽取了湖面上方凍結的冰為實驗樣本。2013年，一位美國科學家分析了冰中混有的DNA后認為這有可能是棲息在東方湖中的水生動物（例如貝類）的DNA。有一種觀點認為，盡管東方湖深埋冰下，但遠古形成的氣泡會在上方冰層融化時就釋放到水里，從而使湖內含有大量氧氣。

類似的情況也可能發生在木衛二（環繞木星的一顆冰封衛星）上。科學家認為這顆衛星在10至20千米厚的冰殼下藏有由液態水形成的大洋。目前，科學家已經找到了木衛二內部有強洋流的證據——來自木星的引力潮和溫差促進了洋流的產生。如果洋流可以加熱和融化冰層底面，就能提供能量并形成類似接地區域的生態系統。

 

本文由《環球科學》（《科學美國人》中文版）供稿，編者有刪改。

 

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科學探索：南極冰層下存在什么樣的生命？

圖文簡介

地球上最遙遠和未知的地方并非人類所想得那么神秘、與眾不同。