佛罗里达州立大学 图为从格陵兰冰原流出的冰川融水河
这些河流含有大量悬浮的冰粉，因为冰原就像一台天然推土机，给河流一种灰色的乳白色
照片由乔恩·霍金斯提供
信用:乔恩·霍金斯 研究人员检查了南极洲和格陵兰岛的冰下水域，发现这些水域中重要的维持生命的元素的浓度比以前认为的要高，这回答了科学家试图了解地球地球化学过程的一个大未知数
“来自南极湖泊的数据特别令人兴奋，”佛罗里达州立大学博士后乔恩·霍金斯说
“大多数人倾向于认为南极洲只是冰，但我们已经知道南极洲冰川下的这些湖泊有40年了，其中400多个目前已经被确认
一些科学家称南极的冰下环境是世界上最大的湿地
科学家面临的挑战是对它们进行取样极其困难
" 霍金斯与佛罗里达州立大学和蒙大纳州立大学的同事一起，在本周的《美国国家科学院院刊》上发表了一项新的研究，探索这些冰下水域
这项研究专门考察了南极洲和格陵兰冰盖下的液态水
大约10%的地球陆地表面被这些冰原覆盖，由于气温上升，这些极地环境正在经历快速变化
科学家们对了解这些环境以及持续变暖将如何影响未来的关键地球化学过程非常感兴趣
霍金斯分析了水样，重点是所谓的微量元素——这种化学元素的含量极低，但对微生物和全球碳循环至关重要
科学家们多年来一直认为，全球冰川下的水含有极少量的这些元素，因此它们在地球的地球化学和生物过程中没有发挥重要作用
科学家们俯瞰着广阔的勒韦特冰川，这是格陵兰冰盖的一个出口冰川
冰盖覆盖了全球陆地表面的10%
新公布的结果表明，它们远不是极其寒冷、贫瘠的地方，它们可能是全球元素周期中比以前更重要的组成部分
信用:乔恩·霍金斯 FSU地球、海洋和大气科学副教授罗伯特·斯潘塞说:“实际上，我们发现冰盖对生命过程的重要性似乎比我们最初想象的要大。”
“在我们对地球如何运转的当代理解中，有一个大未知数没有被发现，它提醒我们还有多少东西需要学习
" 例如，科学家们预计在这些冰下水域中，每升溶解的铁(一种极其重要的微量元素)少于5微克，但他们看到每升高达1000微克
这些巨大的变化可能会对极端冰下生态系统和接受冰盖融水的海水中的生命维持量产生重大影响
“这些微量元素有点像人们每天服用的维生素片，”斯潘塞说
“虽然我们只需要少量的这些物质，但它们对健康生态系统的发展至关重要
" 收集冰下水域进行分析并不容易，尤其是在南极洲
研究人员必须在偏远和恶劣的环境中工作
向下看，一个超净热水钻孔钻入美世冰下湖，这是一个位于南极冰盖下1000多米的淡水湖
这个湖在水文上很活跃，这意味着水通过它流向海岸，就像陆地上的湖泊一样
这个湖的融水富含铁等生物必需微量元素
学分:蒙大拿州立大学卡特琳·卡西奇 霍金斯和来自蒙大拿州立大学的斯潘塞的合作者约翰·普里斯库和马克·斯基德莫尔教授组织了一次复杂的南极后勤考察，在南极冰原上钻了3500多英尺
在2016年获得国家科学基金会资助的SALSA项目(南极冰下湖泊科学通道)后，普里斯库领导了一场野外活动，包括通过飞机和拖拉机穿越冰盖将近100万磅的设备移动到野外现场
然后，从2018年12月到2019年1月，SALSA项目科学小组钻穿了大约四分之三英里的冰，进入美世亚冰湖，一个超过5
5英里(9公里)长，50英尺(15米)深
他们选择了那个特别的湖，因为它位于两条冰流交汇的地方
斯基德莫尔说:“我们对发生在那个特定湖泊中的物理、化学和生物过程感兴趣，但还有一个更广泛的背景，即这些湖泊是冰盖下更大水文系统的一部分。”
“我们想看看冰盖下产生了什么，以及这与沿海环境有什么联系
" 斯基德莫尔根据霍金斯制定的协议提取样品，然后通过温控货船运回美国，耗时数月，然后通过特殊冷却器隔夜运送至塔拉哈西，以保持样品温度稳定
霍金斯和他的同事在格陵兰岛分别从勒韦特冰川下出现的一条大融水河中收集样本
这项实地调查由英国布里斯托尔大学的杰玛·瓦达姆领导，包括在夏季融水季节的三个月时间里监测该河的水文和地球化学特征
霍金斯和斯潘塞随后在总部位于FSU的国家强磁场实验室的特别设计的实验室中进行了地球化学分析，将可能污染样品的灰尘或其他环境因素降到最低
研究人员表示，他们的合作资源和跨学科方法最终导致了一项将推进他们领域的研究
普里斯库说:“发现是在学科交叉的地方取得的。”
“PNAS的论文涉及许多学科，展示了国际合作的力量
这篇手稿的结果改变了我们对极地冰盖如何影响地球系统的看法
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