在寒冷的南极冰盖下,隐藏着大约400个湖泊。十多年前,科学家在距离南极点600公里处的位置,发现了一个封冻在1公里厚的冰层之下的湖泊。湖的深度约10~15米,覆盖着约160平方公里的面积。这个湖泊名为“冰川下的墨瑟湖(Lake Mercer)”,它已经与世隔绝了数千年。一直以来,我们只能通过穿透冰层的雷达或者其他遥感技术对它进行间接观察,从未真正近距离地接触过它。
若要深入地探索这个孤立的系统,科学家则必须想尽办法钻透湖面上的这层厚实的南极冰盖。2018年12月26日,美国南极冰下湖科学通道(SALSA)团队的科学家在坚硬的冰层中钻出了一条狭窄的入口。通过这个狭窄的入口,他们发现了一个完全出乎意料的生命世界......这些生物残骸的个头都非常小,甚至远不如芝麻大。有的看上去像是被压扁的蜘蛛,有的看起来像蠕虫。
这一发现让研究人员感到特别惊讶,因为在距离默瑟湖约50公里的地方,有着另一个湖泊——惠兰斯湖(Lake Whillans):2013年,研究人员从惠兰斯湖提取的样本中,只发现了大量的微生物,而并未发现任何高等生物。更令人惊奇的是,默瑟湖中的一些动物似乎是陆生的。那么这些动物残骸是曾经生活在这里的动物留下的痕迹吗?如果不是,它们又来自哪里?故事要从2018年12月30日说起。
那天,科学家取回了测量过湖水水温的仪器,他们看见仪器的外层沾染了灰褐色的泥浆。于是,微型古生物学家David Harwood将泥浆刮下,放到显微镜下观察——他看见了硅藻壳。在数百万年前,南极洲比现在要更暖和些,那时,墨瑟湖所在的位置是一片汪洋,这些会进行光合作用的硅藻就在这里生存和死亡。
但是,在透明的硅藻碎片中,他发现了一片像虾状甲壳类动物的壳,上面还附有这种动物的腿;甲壳的颜色早已褪去,就像已经死亡凋零的树叶,毫无生气。很快,他又发现了另一块甲壳,这片甲壳呈琥珀色,它的上面还长着精细的毛发,你能想象它曾属于一个鲜活的生命。在墨瑟湖这片黑暗、与世隔绝的水域中,莫非曾有来自海洋的微小动物在这里生存?从对湖水样本的分析来看,湖水中含有足够的氧气,这足以支持水生动物的生存。
与此同时,水中的细菌含量非常丰富,每毫升水中至少有1万个细胞;那么这是否意味着,那些源自海洋的小动物,就能通过捕食细菌而在黑暗的默瑟湖里生存下来?另外,在5000-10000年前的那段时间里,南极冰盖曾短暂地变薄过,这使得海水可以侵入数百米厚的浮冰之下,直抵如今的默瑟湖。随着冰盖变厚,冰面就像盖子一样覆盖着海床,任何伴随海水而来的动物可能就因此被困在了这片水域里。
在南极的其他地方也曾经发生过类似的事情——逐渐隆起的南极大陆,可以将浅浅的海湾隔绝成为湖泊。海洋中微小的甲壳类动物似乎已在一些湖泊中生存了数千年,在厚达几米的冰层下,度过了漫长的时光。与墨瑟湖面上极厚的冰层不同,对于这些湖泊,阳光仍然可以微弱地穿透冰层,使得藻类可以进行光合作用,进而让甲壳类动物能以这些藻类为食。但是对于默瑟湖来说,它所拥有的环境要极端得多——阳光根本我无法穿透它厚达一公里的冰盖。
因此细菌若要得以生存,只能通过啃食数百万年前的浮游生物,以及硅藻留下的矿物质和有机物。大多数生物学家认为,冰下湖中的细菌的生长状况,是无法作为食物去满足哪怕是湖中最小的水生动物。从泥浆中发现的这些真的是小动物吗?在黑暗又与世隔绝的墨瑟湖发现生命,实在有些太不同寻常……会不会只是仪器自身的污染物呢?为了排除这种可能,研究人员将设备仔仔细细地重新清洗了一遍,这次他们获取了更多的泥浆。
当Harwood再次用显微镜观察新取得的泥土时,他仍发现了甲壳类动物的壳,以及看起来和蠕虫有点像的物种。由于SALSA的研究团队中没有专门研究动物的专家,因此他们向距离默瑟湖900公里远的麦克默多站求助。麦克默多站位于南极海岸上,是南极洲上最大的科学研究中心。这次,提供帮助的是动物生态学家Byron Adams。Adams将一小块泥浆放在显微镜下观察。
很快他便认出了一些物种——那些像蠕虫一样的生物其实是线状植物或真菌;他还认出了甲壳类动物和缓步动物,他曾在南极大陆的干谷地区以及横贯南极山脉上见过这些生物,活的和死的都有。几乎可以肯定的是,这些生物在从湖中被打捞出来时就已经死亡了几千年。他认为,大约在几千到几万年前,这些生物曾经栖居在横贯南极山脉上,在它们死亡之后,被辗转带到了墨瑟湖中。
SALSA团队的研究人员将各种信息汇总后推测,这些生物曾经生活在横贯南极山脉的池塘和溪流中,距离默瑟湖约50公里;时间可能是在1万年前,或者12万年前,因为那是两个短暂而温暖的冰川消退期。再后来,随着气候的变冷,这些动物便被厚厚的寒冰所覆盖了。不过,关于这些动物是如何到达默瑟湖,这仍然是一个无法确定的未知问题。1月5日,SALSA团队封堵了墨瑟湖上的钻孔,也完成了他们在墨瑟湖上的作业。
而这次钻孔所收获的发现留给了我们许多的疑问:这些甲壳类动物是属于海洋物种还是淡水物种?这些动物是否曾生活在阳光充足的生态系统中?在黑暗的冰川下是否有某些动物生存过一段时间?……跟随科研团队一起离开的,是从冰川下的这个黑暗湖泊中采集到的珍贵样本。接下来,研究人员将要进行一系列严谨地测定与分析,他们打算对这些动物残骸进行年代测定,DNA测序,以及化学分析。
如果我们能拼凑出这些生物的历史,定将了解到更多与南极冰川有关的奥秘。