隐藏在南极冰层下三公里深的一个陡峭峡湾中的埃尔斯沃思湖的失落世界，自从马丁·西格特十几年前开始参与冰下研究以来，就一直萦绕在他的梦中。 最终，他探索其神秘水域的时机已经到来。
下周，英国布里斯托大学的冰川学家西格特将收拾行囊，前往地球的另一端。一旦他抵达位于南极半岛附近岛屿上的英国南极考察站 (BAS) 罗瑟拉研究站，他及其科学团队将飞行约1000公里进入南极洲西部。12月5日，真正的工作开始：直接向下钻穿冰层，到达下面的原始湖泊。 在其阴暗的水域中，他们希望找到数百万年来未见天日的生命形式（参见“冰下囚禁”）。在湖床沉积物中，该团队将寻找关于人们知之甚少的西南极冰盖历史的记录，这可能会揭示强大的冰川随着时间的推移是如何扩张和消退的。
西格特兴奋吗？ “这是我自千年之交以来所从事科学研究的顶峰，”他说。“现在猜猜我是否兴奋。”
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在南极洲已经发现并绘制了近 380 个冰下湖泊，并通过穿冰雷达、重力测量和地震调查进行了远程勘探 (A. Wright and M. Siegert Antarctic Science http://doi.org/jsn; 2012)。这些古老的湖泊，无论大小，都归功于地热，从下方融化南极冰。重力和冰压力迫使融水流动，并聚集在冰下大陆的凹陷处和山谷中。
如果一切按计划进行，埃尔斯沃思湖将是第二个被突破的湖泊。今年 2 月，俄罗斯团队穿透了沃斯托克湖，这是南极洲最大、最深的湖泊，完成了一个 20 多年前启动的项目（参见《自然》482, 287; 2012）。第三项工作即将开始：下周，美国钻探队将出发前往南极洲的麦克默多站。 1 月，研究人员将转移到他们的目标地点——位于罗斯冰架边缘附近的冰下惠兰斯湖，一个小型浅水体。
对于许多人来说，寻找可能在这些湖泊内部或下方演化的奇异微生物生命是这项研究中最令人兴奋的方面。科学家已经在其他地方发现了一系列从岩石和矿物质中获取能量的细菌，许多人认为生活在南极隐藏湖泊中的特殊微生物也可能这样做。
“生命存在于极端的生态系统中，从深层岩石圈到高层大气，”英国南极考察站的环境微生物学家大卫·皮尔斯说，他将加入英国探险队。“如果我们到达那里，发现没有任何生物，我会非常惊讶。”
沃斯托克湖团队发现，嗜热细菌可能生活在湖泊周围的基岩中。这些线索来自沉积物中的 DNA，这些沉积物被困在增生冰中，增生冰是冻结在巨大冰川底部的湖水（S. A. Bulat et al. Adv. Space Res. 48, 697–701; 2011）。
但俄罗斯圣彼得堡核物理研究所的微生物学家谢尔盖·布拉特上个月在斯德哥尔摩举行的第 12 届欧洲天体生物学研讨会上报告说，湖泊的表层似乎没有生命。在对冻结在俄罗斯钻头上的湖水的初步分析中，没有发现本地微生物，尽管该团队本季度将返回该地点采集更多样本。
埃尔斯沃思湖可能是微生物猎人更好的选择，因为它提供的藏身之处更少。它长约 12 公里，宽 3 公里，深约 150 米，与广阔的沃斯托克湖相比只是一个小水坑。沃斯托克湖长约 250 公里，宽 50 公里，是世界上最大的淡水水体之一。埃尔斯沃思湖整齐地坐落在大陆分水岭附近的冰下山谷中，在那里，上覆冰层的移动速度最慢。该地点的冰层温度约为 -30 °C，也比南极洲东部沃斯托克高原的冰层“温暖”两倍，而且薄了近一公里。西格特说，所有这些都将使埃尔斯沃思湖比其著名的同类湖泊更容易进入并进行广泛采样。
即使埃尔斯沃思湖和惠兰斯湖最终被证明是贫瘠的，探索也可能会提供关于地球和太阳系其他地方生命制约因素的线索。西格特说，如果发现湖泊中没有生命，那将是一个“惊人的结果”，因为它们提供细菌所需的一切——包括液态水和营养物质——而且它们的温度仅比零度低几度。
英国团队希望在一次为期三天的会议中到达埃尔斯沃思湖，他们将使用一种钻头，通过 90°C 的高压热水射流来融化冰。一旦钻孔完成，该团队将有大约 24 小时的时间来部署取水探针和沉积物取样器，然后孔会重新冻结。
这些设备经过精心准备，以确保它们不会用来自地表的微生物污染湖泊，去年得到了《南极条约》缔约方的批准。西格特估计，钻探将消耗约 60,000 升水，这些水是通过融化该地点的雪产生的。水将通过五级过滤系统，然后用紫外线处理以进行消毒。“我们用来融化进入湖泊的水比自然融化进入湖泊的冰更干净，”西格特说。长 5 米的圆柱形钛探针将通过系绳沿着孔向下移动，在湖泊的不同深度采集样本，该探针在英国南安普顿的一个洁净室中组装，并且只有当它位于清洁钻孔中时，才会从其消毒袋中取出。
西格特说，主要的挑战是在非常短的时间窗口内完成所有采样操作。然而，如果情况不妙，该团队有足够的燃料可以通过泵入更多热水来重新打开孔。如果探针丢失或卡住，研究人员可能会钻第二个孔并部署第二套采样仪器。事实上，他们可能会这样做，以获得额外的采样轮次，从而可能增加对科学结果的信心，西格特说。
如果埃尔斯沃思湖确实存在生命，那么到今年年底就可以确定。但是，蒙大拿州立大学波兹曼分校的冰川学家约翰·普里斯库说，南极洲隐藏湖泊的探索才刚刚开始，他正在监督惠兰斯湖的突击行动。他说，需要来自三个以上地点的数据，然后科学家才能希望了解隐藏的湖泊和河流如何通过例如润滑冰盖的移动来与上覆的冰盖相互作用。研究更多的湖泊还可以揭示它们的矿物质排放是否会影响南大洋的化学和生物生产力。
“自不久前人们认为南极洲只是一个良性的冰块以来，我们已经走了很长一段路，”普里斯库说。“看到围绕我们科学的兴奋，我很高兴。但我恐怕我们对南极冰下环境的了解仍然不如我们对火星上某些地方的了解。”