科學家首次描述了南極洲冰下淡水湖的碳循環(huán) 環(huán)球今頭條

哪里有水，哪里就有生命——即使是在南極洲冰川湖泊下。

近日，發(fā)表于美國地球物理聯(lián)盟(AGU)的學術期刊AGU Advances的研究中，科學家們分析了從默瑟湖(Mercer lake)冰下湖底的沉積物和水中提取的海洋和微生物的化學指紋圖譜，首次描述了活躍的微生物從哪里獲得碳，及其在這個極其荒涼的系統(tǒng)中的能量轉移。研究人員利用來自沉積物、微生物和碳循環(huán)的數據來推斷該地區(qū)的地質歷史，結果令人驚訝。

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(資料圖)

雖然人們之前認為默瑟湖上的冰在長達數十萬年的時間里一直保持穩(wěn)定，但這項新的研究證實，大約6000年前，默瑟湖與海洋相連，南極西部冰蓋比現在要小，冰與海洋交匯的地方，比現在至少向內陸延伸250公里，可能更多。這一時期的氣候相對于上一個冰河時代末期，甚至相對于今天的人為氣候變化而言都是穩(wěn)定的。

研究人員說:“這些來自水和沉積物樣本的真實數字，現在可以用來驗證冰蓋模型?！彼麄儚?018年12月到2019年1月，從冰下湖泊中鉆穿了超過半英里的冰，獲取出了迄今為止最長的巖芯——大約7英尺。

這是歷史上科學家第二次從冰下湖泊中提取沉積巖芯。第一個是2013年從惠蘭斯湖(Lake Whillans)獲取。

“這項工作是我們向前邁出的一大步，我們原以為現在的冰川是逐漸消退到了現在的位置，但實際上它曾遠遠超出過現在的位置，這表明冰川比我們目前認識到的要動態(tài)得多?，F在我們需要將這一新的認知納入模型，以更好地預測未來隨著地球變暖可能會發(fā)生什么。”

研究團隊使用了地球化學工具，包括同位素分析和放射性碳定年法，來弄清楚碳如何在整個系統(tǒng)中循環(huán)。他們將其與已知的微生物代謝估計相結合，從數學上確定了南極西部冰蓋的接地線何時消退。

圖：從默瑟湖提取沉積物和水樣的鉆孔。圖源:Kathy Kasic, Billy Collins

6000年前的碳嘗起來還不錯

研究人員說:“事實證明，生活在這種環(huán)境中的細菌是頑強的小家伙，它們會利用那里的資源生活。這項研究確實證實了哪里有水，哪里就有生命。”

湖中的微生物以6000年前的碳為食，當時該地區(qū)還與海洋相連。

強調一點，這里沒有像地球上大多數湖泊那樣，通過光合作用為生命提供能量的陽光。“在默瑟湖，除了6000年前遺留下來的碳，微生物還可以利用與冰蓋本身相關的物理過程中產生的化學能，” 研究人員說。隨著冰的移動，冰下的巖石被粉碎成小顆粒，這些小顆粒在水中流動，微生物——主要是細菌和古細菌——在一個被稱為化學合成的過程中獲取這些礦物質的能量。

研究人員說，默瑟湖底沉積物中的碳庫比冰下河流循環(huán)系統(tǒng)中的任何其他碳庫至少大100倍，微生物可以有效地利用它。此外，微生物同時也利用從上游水體引入系統(tǒng)的碳。冰下湖泊可能是短暫的，更像是一個編織的冰下河流系統(tǒng)，而不是一個封閉的湖泊系統(tǒng)。“這些湖泊不是獨立的生態(tài)系統(tǒng)，而是通過水和沉積物的運輸連接起來的社區(qū)網絡。”

描繪更大的圖景

南極冰蓋的命運對全球海平面上升有著非同尋常的影響。研究人員表示:“在氣候科學領域存在許多無望的厄運和陰郁。但我在這項工作中發(fā)現了希望，因為它強調了冰蓋比我們以前所認識的更具活力，我們需要探索這種可逆性的想法——是什么強迫機制導致冰蓋重新前進到今天的位置?這樣我們就能更好地預測未來的情況?！?/p>

科學家們估計，南極洲可能有超過650個冰下湖泊，因此，關于冰下湖泊的核心研究才剛剛開始，研究也僅僅揭開了謎團的表面。但有一件事是肯定的:觀察冰川的底部，特別是這些冰下湖泊系統(tǒng)中的水和沉積物，是值得付出額外努力的。

參考文獻：

1.https://phys.org/news/2023-05-scientists-carbon-subglacial-freshwater-lake.html

2.https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022AV000846

3. Citation: Venturelli, R. A., Boehman, B., Davis, C., Hawkings, J. R., Johnston, S. E., Gustafson, C. D., ... & SALSA Science Team. (2023). Constraints on the timing and extent of deglacial grounding line retreat in West Antarctica.AGU Advances, 4(2), e2022AV000846.

編譯：Sara

審核：Daisy

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