原创 南极有个湖零下 60 度都不冻,底下是有地热在加热吗?
创始人
2025-10-04 04:41:36

在南极冰盖 3800 米深处,雷达波传回的图像突然出现异常明亮的平坦反射层 —— 这片被冰层严密包裹的区域,竟是个面积达 10000 平方公里的液态湖泊。更令人费解的是,此处地表温度低至零下 60 度,按常理早该成为坚硬的冰坨,可它却维持着液态状态。这个被称为东方湖的神秘水域,二十多年来一直困扰着我和同行们:难道真的是地下地热在默默加热?❄️

第一次接触不冻湖谜题是在大学的极地地质课上。教授播放的雷达图像里,东方湖像一块深蓝色的宝石嵌在冰盖底部,旁边标注的一组数据让我至今印象深刻:湖上冰层重约 3000 万亿吨,产生的压力相当于 278 个大气压。当时主流观点分为两派:前苏联科学家坚信是地热融化了冰层,他们在湖底岩石中检测到比周围高 2℃的异常温度;而美国团队却拿出默多站的地热测量数据反驳,称南极地壳热流量远低于全球平均值,根本不足以融化这么大面积的冰。

这个矛盾像根刺扎在我心里。工作后加入极地研究团队,我终于有机会近距离探寻答案。2019 年南极科考季,我们带着改良的冰雷达设备奔赴东南极,第一个目标就是验证地热假说。可刚启动探测就遭遇了麻烦:传统人工判读雷达图像时,由于信号干扰,连续 5 天我们都把基岩凹陷误判为湖体,数据全部作废。

“必须换种思路。” 团队里的傅教授拍着桌子说。那阵子我们泡在实验室,把 CReSIS 数据库里甘布尔采夫山脉地区的雷达数据全部导出来,试图找到新的破解方法。调试设备时,仪器的密封垫圈突然出现 0.02 毫米的渗漏,这在南极的低温环境下可能导致设备报废。我们顶着刺骨寒风,连续 3 天测试了 7 种密封材料,直到第 15 次尝试才终于解决问题。😮

转机出现在 2021 年,我们联合开发了基于变分自动编码器的新检测方法。这个被我们称作 “智能侦探” 的系统,能自动提取冰岩界面的反射波形特征,通过聚类分析区分湖体与基岩。当第一批分析结果出来时,所有人都愣住了:图像上除了已知的东方湖,还浮现出数十个此前未被发现的小型不冻湖,而这些新发现的湖泊,大多分布在地质裂缝附近。

带着新发现的线索,我们重新梳理了近十年的研究文献。2018 年有团队在范达湖底检测到地热活动迹象,湖底岩石温度确实高于周围;但 2020 年另一组学者对汤潘湖的研究却显示,这个直径仅数百米的小湖,因含盐度极高,在零下 57℃也能不冻,与地热毫无关系。这让我们意识到,不冻湖的成因或许不止一种。

2023 年的钻探取样实验更是充满意外。当钻杆深入到 2700 米时,传感器传回的水温数据突然降至零下 3℃,这与我们预期的 “地热加热水温” 完全相反。难道地热假说真的错了?团队陷入沉默,直到有人突然想起冰川学中的 “压力消融” 理论 —— 在 278 个大气压下,冰的融点会降到零下 2℃左右。

我们立刻调整实验方案,设计了一组对照实验:在模拟南极压力的容器中,分别放入普通淡水和高盐湖水,观察它们在不同温度下的状态。结果令人振奋:普通淡水在零下 2.1℃开始融化,而含盐量与汤潘湖相当的水样,即使降到零下 55℃仍保持液态。更关键的是,当我们在容器底部加入微弱热源(模拟地热),液态水的范围竟扩大了 3 倍。

现在我们终于能拼凑出更完整的答案:像汤潘湖这样的浅表层不冻湖,主要靠高盐度降低冰点维持液态;而东方湖这类深层湖泊,则是压力消融与地热共同作用的结果 —— 冰层压力让冰更容易融化,微弱的地热则像个 “保温器”,阻止湖水重新结冰。但新的疑问又冒了出来:那些分布在地质裂缝附近的小型湖泊,为何有的有地热信号,有的却完全没有?

上个月整理数据时,我发现智能检测系统标记出一个特殊区域:那里的反射波形既不像湖体也不像基岩,更奇怪的是,周边检测到微量甲烷气体。有学者猜测,这可能是地下微生物活动产生的热量,甚至有人联想到地外生态系统的可能性。

这些年的研究让我深刻体会到,南极冰盖下藏着太多秘密。我们像拿着放大镜的孩子,刚看清一片树叶的纹理,就发现整棵树都充满未知。下一步,我们计划用新研发的深冰取样器钻透东方湖的冰层,直接获取湖水样本 —— 那些 “沉默的证人” 里,或许藏着生命演化的关键密码。🔍

科学探索就是这样,一个答案总会引出更多问题。但正是这份未知,让每一次科考都充满期待。说不定下一次雷达扫描,我们就能找到地热与不冻湖之间更直接的证据,甚至发现超乎想象的冰下世界。

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