冰下湖
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冰下湖(英語:Subglacial lake)是在冰川下的湖泊,位於冰帽或冰蓋下方,冰和底層基岩之間的邊界中。在此處由於壓力的增加而降低了冰的壓力熔點[1][2]。當上面的冰逐漸以每年幾毫米的速度融化時。融水會從高水壓區域流向低水壓區域,而形成液態水體,這些液態水體可與外部環境隔離數百萬年[3]。
冰下湖首次在南極冰蓋下發現的,目前已在南极冰盖、格陵蘭冰原下方和冰島瓦特納冰原下發現了400多個冰下湖泊。冰下湖所含的液態淡水,約佔地球上所有液態淡水的 15%。僅南极冰盖的冰下湖的面積估計約為10,000平方公里[4] [5][6] [7]。
冰下湖的生態系統是與地球大氣隔絕的,受到冰、水、沉積物和生物之間相互作用的影響。嗜極生物的微生物群落在此處很活躍,這些微生物適應寒冷及低營養條件。其生物化學循環亦不依靠太陽能量,對天體生物學和尋找外星生命領域的研究,具特別價值[8][9]。
物理特性
由於地熱平衡了冰表面的熱量損失,所以冰下湖中的水能保持液態。上覆冰川的壓力導致水的熔點低於0°C。冰下湖的上限將位於水的壓力熔點與溫度梯度相交的水平處。因此在南極最大的冰下湖沃斯托克湖中,其湖上的冰比周圍的冰蓋厚得多。含高鹽的冰下湖,也因其含鹽量高,而保持液態[4]。
靜壓密封
冰下湖中的水位可能遠高於地面。理論上,冰下湖甚至可以存在於山頂,只要其上的冰足夠薄以形成所需的靜水密封。浮動水位可以被認為是穿過冰進入湖中的鑽孔中的水位。它相當於在正常冰架上一塊冰漂浮的高度。當湖周圍的冰層太厚以至於等位面下降到不透水的地面時,就會形成靜水密封。然後,冰緣下方的水被靜壓密封壓回湖中。據估計,沃斯托克湖的冰緣只有7米,而浮面則高出湖面約3公里[10]。
參考文獻
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