探索南极深埋地下的冰芯，发现南极冰川下的生命，南极海域检测出“微塑料” 我们的生活正影响着南极的生命形态

南极洲捕捉到一群三个月大的小企鹅在暴风雪中抱团取暖的画面 视觉中国/图

南极冰川融化速度正在加快(资料图片)

Thwaites冰川的浮动冰架(资料图片)

科考队员们为顺利取得一段南极冰芯而庆贺(资料图片)

南极冰盖俯览模拟图

科学工作者认为南极冰川下还有一片湖泊,模拟图

□那拉

早前，中国科学技术大学上海研究院主办的一场“墨子沙龙”公益科普论坛上，请到两位专家一起探讨了如何利用新的物理方法“原子阱”来探测古水或古冰中的同位素，从而追踪水体年龄，进行古气候等的研究。专家现场亮出的来自南极昆仑站从地下不到200米深处取到的一截冰芯，引起了大家的好奇。有人在现场追问，从那么深的地下挖出冰芯，会不会因此释放出地底下的微生物，令古老的未知的生命重见天日，从而对现代人类的生活带来什么变化？

这的确是个非常有趣的问题。在活动现场，专家们并没有针对这个问题作出具体的回答，但他们承认，这的确是现在南极研究当中非常热门也非常多人关注的一个科学问题。

事实上，近年来，南极冰川出现了快速融化的现象，这些可能形成了上千万年的冰川上的生命形态究竟会怎样，大家都很关心。人们早已发现南极冰层上面的生物量非常富饶，单是南极海域磷虾的总藏量，保守估计就有6亿-12亿吨，被喻为人类未来的“蛋白资源仓库”，而最近，研究人员还发现南极冰层下面很多不同于目前我们的生存环境当中仍存在着的一些生命形态。随着冰川的融化，它们又会面临什么样的命运？

在此收集到一些相关资料，或许可以帮助大家了解一下这个问题的“冰山一角”。

A

关于南极冰芯的探索

在那场公益论坛上，中国科学技术大学卢征天教授向大家解释了一个“原子阱痕量分析方法（ATTA）”。卢征天教授在国际上首先提出了这一方法，他带领的团队利用激光把原子抓在“阱”里，“原子阱”具有超高选择性，精确调节激光频率，即可以操纵“原子阱”抓取特定原子，进而检测其相对丰度。该技术在定年精度上较传统的质谱分析有极大提高，并已成功运用于海水、地下水、极地冰样等方面的研究。他们目前正在取南极古冰与青藏高原上的古冰进行对比，研究地球中纬度的气候和极地的气候记录有什么相应的地方。

中国极地研究中心的史贵涛副研究员则解释了研究人员怎样在南极取冰芯及为什么要取冰芯等方面的问题。他告诉大家，研究古气候的变化规律，其实也是为了了解未来地球气候可能怎么变化。虽然研究古气候的方法还可能通过海洋沉积物、树轮及一些历史记录等承载体，但南极冰芯的最大优势是，它的存在跨时长，可过百万年，而且冰芯的时间分辨率非常高，我们可以从中得到很清晰的过去整个季节的气候变化信息。目前已经做出来的最古老的连续的冰芯记录就是在南极，一个叫Dome C的地方，记录了过去80万年的气候变化信息。人们发现，来自太阳的辐射是最主要驱动地球气候变化的主要因素。在揭示了导致气候变化的因素之后，研究人员就可以建立模型，去探讨在这些变化的因素条件下，未来气候将发生什么变化。

史贵涛提到，南极冰已形成几千万年了，冰下面生命形态是什么样的，的确是大家正在做的研究。比如南极冰下面不一定只是陆地，还有很多湖泊、河流、水系，有不同的生命形态，目前还只是有一些初步的研究。

B

关于王企鹅的灭亡

南极冰川的面积相当大，有差不多1400万平方公里；温度也非常低，目前已记录到的达到零下89.2℃；整个冰层非常厚，平均厚度有2133米。虽然自然条件极端严酷，在浩瀚的南大洋中，无论是海洋生物种类还是其生物量都很可观，尤其是那儿的鲸、海豹、磷虾、鱼类和海鸟资源更为富饶。

去年，美国马萨诸塞州阿默斯特大学的罗博·德孔托和宾夕法尼亚州立大学的戴维·波拉德在《自然》杂志上发表过的一项研究，首次将海洋冰盖不稳定性的最新研究纳入南极大陆模型。根据他们的模型，南极的松岛冰川和思韦茨冰川20到50年之内会不可避免地崩塌。而2018年NASA（美国家航空航天总局）发布的一份研究报告也显示，由于全球气候变暖的影响，南极冰川也正以每年25厘米的速度融化，损失的冰重量高达3000亿吨。如果地球气候变暖的趋势无法遏制，导致覆盖南极的冰川全部融化，全球海平面至少将上升56米！除了海平面上升外，冰川融水还将削弱世界各地的海洋环流，使全球气候发生灾难性变化。这些是不是都意味着，好莱坞电影《后天》中的惨相即将上演。

去年9月，南极西部的松岛冰川裂开了一个大口子，形成了一个长达28公里、宽9公里、总面积185平方公里的大型冰山。短短一个月，这块巨大的冰山便破裂并形成了20多个比较小的冰山，尤其给人们带来恐慌。一时间，各种关于“南极的物种多样性正在面临严重的威胁”的报道此起彼伏。2018年2月，一个由来自法国、意大利等国的研究人员组成的研究小组在《自然气候变化》刊物上发表了一篇研究王企鹅繁殖地点和捕食区域的论文甚至称，如果温室气体仍以目前的速度排放的话，到21世纪末，可能将有70%的王企鹅被迫迁移到新的栖息地或者消失。

皇帝企鹅是王企鹅属的现存种之一，是唯一在南极越冬并繁殖的鸟类。关于这一物种是否会在百年内消失的问题，我国南极古生态研究的开拓者孙立广倒认为“没那么危言耸听”。他十多年前便在南极发现企鹅粪土层，为全球南极生态地质学研究开辟了一个新视野。他认为根据在罗斯湾的调查，企鹅数量的增减，其实不仅仅是气候因素，而是多因素的影响，不仅仅是温度的变化，还有风力的大小、地形的高低、食物链上的食谱等。不过人们关注“皇帝企鹅的消失”这一问题，倒不失为引起大家关注南极生态保护的一个契机。

C

关于冰川下的生物

如果冰川逐渐融化消失，不仅冰面上的生物难以维生，冰川中保存下来的一些远古微生物也可能会消失殆尽。

今年2月14日，一队欧洲科学家奔赴南极，对一块位于南极南部、编号为A68的巨大冰川下的生态系统展开探索及研究。这块冰川的面积大约为英国伦敦的4倍。科学家认为，它所覆盖的海底生态系统已存在有20万年之久。它是2017年7月从拉森冰架（拉森冰架是南极最大的一个冰架）脱离的一块冰川，面积达6000平方公里，目前与其母体拉森冰架的最大间隔距离已经达到5公里。英BBC报道，科学家将花费三周时间观察该冰川的水下生态系统。该研究主持人海洋生物学家林赛博士说：“重要的是，我们需要在那里的水下世界发生变化之前，迅速赶到那里，因为阳光进入那片水域之后，很快会出现新物种的群落。”据报道，A68冰川上下方向的厚度为190米，但是海面以上仅有30米高。

在此之前，科学家已经在南极冰川下的海域内观察到生机盎然的世界。2015年，《科学美国人》报道，在南极公海外853公里的罗斯冰架下，科学家已观察到鱼类和甲壳类动物。而罗斯冰架下的冰层深达762米，水温只有-20℃，那里没有阳光，缺少营养物质。

在另一份报告中，人们还发现一种不会飞的蚊子“南极蠓”。“南极蠓”可能是南极大陆上唯一一种真正意义上的昆虫，也是南极大陆特有的物种。它体长只有2至6毫米，却能在极寒、干燥、大风和高盐度、高紫外线辐射的环境中生存。美国华盛顿州立大学等机构的研究人员在英国《自然-通讯》杂志上报告说，他们对“南极蠓”进行基因测序后发现，其基因组规模极小，大约只包含9900万个碱基对，而人类基因组则有约32亿个碱基对。与普通蚊子、苍蝇等昆虫相比，“南极蠓”的基因组中重复的基因序列很少，但“有用”的基因却足够多，包括与代谢功能、身体发育相关的基因等。科学家认为，在漫长的进化过程中，“南极蠓”不断调整遗传信息，基因组“减负”可能是其适应严酷环境的秘诀之一。这也为研究生物在极端环境下的进化方向等提供了重要信息。

D

关于南极“微塑料”

几个星期前，4月21日，中国“雪龙”号极地科考船刚刚载着完成了第34次南极考察任务的科研人员回到上海浦东的中国极地考察国内基地码头。这一次，我国的科考队围绕罗斯海地区恩克斯堡岛新站建设、南极环境业务化调查评估和南极大西洋扇区海洋环境综合考察三大任务，完成78项调查任务和22项保障支撑任务，取得了一批重要成果。

科考队还在巨石遍地、如同雪中戈壁的荒岛上，选址奠基了我国第五个南极科考站，预计4年后建成。这个新站将具备“一站多能”的综合观测与监测能力，满足全年科考需求，具备开展地质、气象、陨石、海洋、生物等科学调查的条件，能实现远程实时监控、保障航空作业。

此次考察中，队员们从2700多米深的海底，成功采集到沉积物样品。科考队员在阿蒙森海域还完成了重要的海水取样工作。值得一提的是，我国在南极半岛海域和戴维斯海首次检测出“微塑料”。

目前学术界对“微塑料”尺寸还没有共识，但通常认为是粒径小于5毫米的塑料颗粒，它也被科学家形象地比作海洋中的“PM2.5”。我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”在早前成功首潜，并在3900多米深海拍摄到大量照片时，也发现了许多深海塑料垃圾。研究人员称，塑料垃圾到达深海，但在低温无光环境中，微生物活动非常弱，因此极难被自然降解。而深海生态系统以碎屑食物链为主，这些深海生物吞食碎屑时，破碎的塑料垃圾易被其摄取，却难以被消化，从而会影响其正常的生长、发育和繁殖，最终破坏生态平衡。

有统计显示，现在全世界每年有超过800万吨塑料被遗弃在海洋，占海洋垃圾的80%。海洋塑料污染，正在成为一个重要的环境问题。而南极为何会发现“微塑料”，主要是因为整个海洋环境是相互流通的。第34次南极科考队的副领队夏立民表示，开展海洋“微塑料”研究，全面认识“微塑料”在海洋中的污染现状，将有助于人类寻找到一条切实可行的防控之道。

制图/肖莎

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