在南極洲，研究人員震驚地發現，在740米厚的冰層下，永久的黑暗和寒冷中，生活著魚類和其他水生動物。這些動物棲息在一個僅10米深的海水楔中，它被封閉在上面的冰層和下面貧瘠的岩石海底之間——這個地點如此偏遠和惡劣，以至於許多科學家預計除了稀少微生物生命外，不會有任何發現。
一個由冰鑽工人和科學家組成的團隊在將一個小型定製機器人放入他們鑽穿羅斯冰架（一塊法國大小的冰川冰層，懸掛在南極洲海岸線外並漂浮在海洋上）的狹窄孔洞後，取得了這一發現。他們探測到的偏遠水域位於漂浮冰架的后角下方，冰架在那裡與南極洲的海岸線相遇，如果所有冰層都被移除。這個地點距離冰架外緣850公里，那是最近的海洋與陽光接觸的地方，陽光使微小的浮游生物得以生長並維持食物鏈。
“我很驚訝，”羅斯·鮑威爾說，他是一位來自北伊利諾伊大學的63歲冰川地質學家，與另外兩位科學家共同領導了這次探險。鮑威爾透過衛星電話與我交談，地點是西南極冰蓋上的偏遠地區，那裡有40名科學家、冰鑽工人和技術人員乘坐滑雪飛機抵達。“我一生都在這個地區工作，”他說——研究冰川流入海洋的下腹部。“你會想象這些地區食物非常稀少，荒涼，不支援太多生命。” 這個生態系統不知何故在距離陽光如此遙遠的地方設法生存了下來，陽光是地球上大多數生命的能量來源。這項發現為了解在南極洲冰架下廣闊區域（包括超過一百萬平方公里的未開發海底）可能存在何種複雜但未被發現的生命提供了見解。
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這次探險由國家科學基金會資助，前往該地點是為了調查惠蘭斯冰流的歷史和長期穩定性，惠蘭斯冰流是一條主要的冰川，從南極洲海岸流出並注入羅斯冰架。探險隊於 12 月開始，拖拉機拖著巨大的雪橇，載著 400 多噸燃料和裝置，前往距離南極點 630 公里、距離最近的永久基地 1,000 公里的偏遠地點。
1 月初，該團隊開始了一項前所未有的努力，鑽穿冰層到達一個稱為接地帶的地方——本質上，這是一個冰下海灘，冰川在那裡從 resting on bedrock 過渡到漂浮在海水上，因為它從大陸邊緣滲出。來自內布拉斯加-林肯大學（U.N.L.）的一隊冰鑽工人使用從一公里長的凱夫拉爾軟管末端噴出的熱水射流，軟管有腳踝那麼粗，在冰層中融化了一個洞，通向下面的海水。
到目前為止，還沒有人直接觀察到南極洲主要冰川的接地帶。從太平洋時間 1 月 7 日首次開啟洞的那一刻起，這個地方似乎沒有太多生命跡象。
被毫無生氣的泥土欺騙
一個向下看的攝像機透過鑽孔向下觀察，發現了一個貧瘠的海底——“岩石嶙峋，像月球表面，”鮑威爾說。即使是海洋中三到四公里深的“深淵”海底通常也會顯示出一些動物生命的跡象：甲殼類動物爬過泥土的痕跡，或者蠕蟲從洞穴中排出的泥土堆。但是攝像頭什麼也沒顯示出來。團隊從底部輕輕地挖出的泥土岩心也沒有顯示出任何東西曾經在下面鑽過洞的跡象。從底部瓶裝提起的海水被發現是晶瑩剔透的——表明水中微生物稀少，當然也不足以讓動物放牧和維持自身生存。
“水太清澈了——食物太少了，”特里斯坦·維克-梅傑斯在另一次衛星電話中說。維克-梅傑斯是蒙大拿州立大學的微生物學博士生，她處理了從底部提取的水樣。更重要的是，海底沉積物中富含石英，這是一種對微生物幾乎沒有營養價值的礦物質。“當從海洋或湖泊底部提起泥土時，通常可以聞到微生物產生的硫化氫等氣體——‘你的鼻子是微生物活性的絕佳探測器’，”亞歷克斯·米肖德說，他也是來自蒙大拿州立大學的微生物學博士生，正在研究沉積物樣本。“但我什麼也聞不到。”
在開孔八天後，太平洋時間 1 月 15 日，發現了更大的生物生活在那片黑暗中。
這一發現取決於一個細長的 1.5 米長的機器人，名為 Deep-SCINI，它的眼睛由加固的抗壓藍寶石水晶製成，身體呈流線型，由鋁棒和高科技“合成”泡沫組成，泡沫包含數百萬個微小的空心玻璃珠。
Deep-SCINI 是一種遙控潛水器 (ROV)，旨在滑下狹窄的冰孔並探索下面的水腔。它攜帶藍寶石防護罩攝像頭、抓取臂、取水器和其他儀器。來自 U.N.L. 冰鑽專案的羅伯特·佐克和賈斯汀·伯內特日夜工作，趕在探險隊出發前完成它的建造，並將它放在隨身行李中飛往紐西蘭，然後飛往南極洲。
1 月 16 日午餐後不久，戴著安全帽的工人們將 Deep-SCINI 連線到一條花園軟管粗細的光纖電纜上。鑽井平臺頂部的絞車嗡嗡作響，從一個巨大的線軸上放出電纜，將 ROV 放入孔中。Deep-SCINI 曾（正如佐克所說）在游泳池中“飛行”過，並在壓力室中測試過一次，以確認它可以在深海中生存。但這將是它的第一次真正潛水，比以往任何 ROV 都要更深地穿過冰川冰層。
魚！
十幾個人擠在一個緊湊的控制室裡，控制室建在一個安裝在滑雪板上的集裝箱內，觀看 ROV 的首次飛行在幾個影片顯示器上播放。
孔中的視野被 Deep-SCINI 爪子上懸掛的一塊混凝土塊遮擋住了——目的是保持飛行器在狹窄的鑽孔中垂直，鑽孔只有四分之三米寬。相反，在 ROV 向下移動的 45 分鐘內，它的側視攝像頭捕捉到了孔壁上深色碎屑層的影像，這些碎屑層被困在冰層深處，可能是數千年前沉積在冰面上的火山灰或其他塵埃的遺蹟。研究人員在幾天前首次鑽孔時發現了這些層。他們後來在底部發現了鵝卵石，這表明冰蓋的底部可能比人們想象的融化得更快（請參閱我在這裡關於該發現的故事）。快速融化可能會使陸地上巨大的冰川更快地滑入大海，速度超過科學家之前的預期。
最後，被 Deep-SCINI 的燈光照亮的孔壁消失在黑暗中。ROV 進入了冰下無邊無際的漆黑水域。明亮的斑點像流星一樣從側視攝像頭前飄落——Deep-SCINI 燈光反射在沙粒上，這些沙粒被困在冰層中數千年，現在在機器人下降的擾動下落到下面的海底某處。
ROV 到達了岩石底部。伯內特（一名博士生）坐在集裝箱內的控制檯前，撥動了一個操縱桿：爪子張開，混凝土塊落在底部，Deep-SCINI 恢復到水平位置。自學成才的工程師佐克構思了這個 ROV 並設計了大部分，他坐在伯內特旁邊，操作攝像頭和顯示器。站在昏暗房間裡的人們盯著影片顯示器的黑色螢幕。他們在這裡和那裡瞥見燈光照射不到的運動跡象：一塊突然改變方向的墜落碎片，或是在角落裡掠過的陰影。
伯內特和佐克在駕駛一輛顯然仍處於測試階段的 ROV 時，不斷地解決問題。過熱問題——在這個地方具有諷刺意味——迫使他們以低於額定功率執行推進器。ROV 尚未內建導航系統，因此他們使用技巧進行操縱——從底部一塊大石頭“飛”到另一塊大石頭，或者讓絞車操作員收回幾米電纜，從後面拉動 ROV 並將其指向遠離孔的方向。他們發現自己在一個意想不到的短皮帶上工作——由於繫繩電纜卡在上面的某個地方，被迫停留在距離孔 20 或 30 米的範圍內。
最後，伯內特和佐克將 Deep-SCINI 停在離底部一米的地方，同時他們調整了控制裝置。集裝箱裡的人們盯著其中一個影片顯示器上平鋪的海底影像，影像由前視攝像頭捕捉。然後有人開始大喊大叫並指點。所有人的目光都轉向了帶有向下看攝像頭的螢幕。
一個優雅的、起伏的陰影掠過它的視野，前後逐漸變細，像一個感嘆號——一條燈泡眼魚投下的陰影。然後人們看到了投下陰影的生物：藍棕色-粉紅色，像黃油刀一樣長，它的內臟透過半透明的身體顯現出來。
房間裡爆發出一陣歡呼、鼓掌和喘息聲。“這真是太神奇了，”鮑威爾回憶道。
無聊透頂
Deep-SCINI 在海水楔中停留了六個小時。當伯內特將它停在底部時，一條魚——在遠處靜靜地看著，靜止不動地坐在底部，逐漸靠近，在 20 分鐘的時間裡從一個靜止的棲息處游到另一個棲息處，直到它靠近到離攝像頭只有半個手臂的距離。佐克說，這些魚可能是被光的新奇感所吸引，它們“好奇而溫順”。“我認為他們很無聊。我知道我會的。”
總而言之，ROV 那天遇到了 20 或 30 條魚。“很明顯，它們是一個生活在那裡的社群，”鮑威爾說，“不僅僅是一次偶然的相遇。” 半透明的魚是最大的。但 Deep-SCINI 還遇到了另外兩種較小的魚——一種呈黑色，另一種呈橙色——以及數十隻紅色、蝦狀的甲殼類動物在周圍飛舞，以及少數其他海洋無脊椎動物，該團隊迄今為止拒絕描述。
對於在場的微生物學家來說，最令人興奮的不是魚本身的發現，而是它對這個偏遠、未開發的enenvironment 的說明。就在發現前三天，來自路易斯安那州立大學 (L.S.U.) 的微生物學家布倫特·克里斯特納（Brent Christner）多年來一直研究冰雪覆蓋的南極湖泊，他同意維克-梅傑斯的觀點，即水中的生命將僅限於代謝率緩慢的微生物。“我們必須問問它們在吃什麼，”當稍後我問及魚時，他說。“食物供應短缺，任何獲得的能量都來之不易。這是一個艱苦的生存之地。”
一種食物來源可能是小型浮游生物，它們在羅斯海陽光充足的水域中生長，然後被洋流掃過冰架下方。但海洋學模型表明，這種食物必須在冰架的黑暗中漂流六七年才能到達惠蘭斯接地帶，沿途會遇到許多其他動物。“水在到達這裡之前會被啃食得很厲害，”維克-梅傑斯說。
這個生態系統也可能由來自地球內部而不是陽光的化學能驅動。細菌和其他微生物可能以從冰層底部掉落或透過冰下河流衝入海水的礦物顆粒為食，冰下河流從西南極冰蓋下流出。食物鏈底層的微生物也可能以從數百米以下的古代海洋沉積物中滲出的銨或甲烷為食。事實上，兩年前，當同一個團隊鑽入上游 100 公里的冰下湖泊時，他們發現了一個主要以銨為燃料的生態系統——儘管在這種情況下，該生態系統僅包括微生物，沒有動物存在。
人們曾推測，南極洲大型冰架下營養貧乏的環境將類似於另一個營養不良的棲息地——位於 3,000 米以下的世界廣闊的深淵海底。但重要的差異已經開始顯現：海洋深淵的泥濘海底居住著蠕蟲和其他以從上方飄落的腐爛碎屑為食的動物。但是到目前為止，從惠蘭斯接地帶帶上來的泥土岩心還沒有發現此類動物。Deep-SCINI 的攝像頭也沒有。“我們沒有看到已建立的表生底棲生物群落，”鮑威爾說。“那裡生活的一切都可以移動。”
這些新結果仍然非常初步，但在 1970 年代後期，當在羅斯冰架的另一個不太靠內陸的部分短暫融化了一個孔時，也看到了類似的模式——所謂的 J9 鑽孔，它到達了一個 240 米厚的海水層，位於距離冰邊緣 430 公里處。在水中看到了魚類和甲殼類動物，但在泥土中沒有發現任何東西。缺乏泥土居民可能表明，生活在冰架下如此遠處的動物必須足夠靈活，才能在不同地點之間追逐間歇性的食物來源。
無論最終的能量來源是什麼，細菌都將成為稱為原生生物的微小生物的食物，甲殼類動物將吃掉原生生物，魚類將吃掉甲殼類動物——或者有時吃掉彼此的幼崽——伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的生物學家亞瑟·德弗里斯說。德弗里斯沒有參加這次探險，但他已經花了 50 年時間研究生活在羅斯冰架裸露前沿附近的魚類。
這些魚本身是否代表著真正新穎的科學發現還有待觀察。照片和影片必須經過廣泛的分析，結果必須在同行評審的期刊上發表，團隊才有可能說更多。德弗里斯說，這些魚最終可能屬於一個單一的科，稱為南極魚科。大約在 3500 萬年前，當南極洲及其周圍的海洋開始急劇降溫時，這些魚開始在南極洲佔據主導地位，這些魚進化出了幫助它們避免完全凍結的蛋白質。
未來多年的資料
即使發現了令人欣喜的魚類，這一天也遠未結束。回到控制室，伯內特和佐克努力克服技術難題，將 Deep-SCINI 帶回水面。一根漂浮的繩子，像氦氣球一樣漂浮在與之相連的混凝土塊上方，幫助他們找到了返回混凝土塊的路——因此也找到了將成為機器人出口的鑽孔。即便如此，兩人還是不得不再次抓住重物，以便將 ROV 放回垂直姿勢並升上孔洞。Deep-SCINI 的一個攝像頭在潛水過程中被撞出了位置，因此它不再聚焦在爪子上。兩位操作員花了 45 分鐘試圖抓住它，最終才成功。
“我們創造了一個小小的奇蹟，”佐克在談到 Deep-SCINI 的首次飛行時說。他指出，南極洲的惡劣條件往往會懲罰創新：“這裡的經驗法則是，任何新的技術事物在首次部署時都無法工作。”
在 Deep-SCINI 被吊到鑽井平臺頂上的日光下兩個小時後，另一個儀器被放下並停在底部 20 個小時，以測量氣體、洋流、溫度和鹽度——預計所有這些都會隨著遙遠的海潮在該深水凹槽中推拉而變化。在整個過程中，一個向下看的燈和攝像頭反覆吸引了訪客——紅色的甲殼類動物或好奇的魚類。
在上面，佐克將一些窗紗做成了一個甲殼類動物陷阱。米肖德使用佐克在紐西蘭一家體育用品商店開玩笑購買的龍蝦陷阱部件製作了一個捕魚陷阱，當時他正在前往南極洲的路上。到目前為止，他們已經捕獲了少量的甲殼類動物以供進一步的科學研究——但在撰寫本文時，還沒有捕獲到魚類。
即使所有這一切都在進行，探險隊的工作仍在繼續，其總體目標是瞭解冰川在與海洋交匯時的行為。加州大學聖克魯茲分校的冰川學家斯瓦韋克·圖拉奇克與鮑威爾和另一位科學家共同領導了這次探險，他錯過了魚類喧囂，因為他當時在冰面上不遠處，將一串感測器放入另一個剛剛融化穿過冰層的孔洞中。這個孔洞將重新凍結，將繩子密封在冰架中。在未來的幾年裡，它將記錄冰層上下以及下方水中的溫度。它將記錄潮汐的漲落，以及來自冰下河流流入海洋的渾濁水脈衝。傾斜儀將測量冰架如何響應每天在其下方上升和下降一米的潮汐而彎曲。地震感測器將記錄裂縫在彎曲的冰層下側爆發時的爆裂聲和噼啪聲。目標是找出輸送到惠蘭斯冰流接地帶的熱量和機械應力有多少。
“我知道這聽起來很古怪，”圖拉奇克透過電子郵件寫道——他的意思可能是，不如大眼魚那麼可愛和有魅力。但他說，這些資料將填補一些關於冰川底部冰層融化速度的關鍵未知數。
目前，惠蘭斯冰流實際上每年都在略微減速——這在南極洲的冰川中是罕見的——這是間歇性停止和啟動的複雜週期的一部分，這種週期發生在注入羅斯冰架這一部分的幾條冰川中，持續數百年。瞭解惠蘭斯接地帶的融化率可以為了解上週在那裡發現石頭從冰層底部傾瀉而下的意義提供線索。它可以確定是否已經發生了變化，這些變化可能會克服惠蘭斯目前的減速，並使其再次加速流入海洋。所有這些對於理解南極洲這一地區的冰川可能如何導致全球海平面上升至關重要。
即使在太平洋時間 1 月 15 日和 16 日的 20 個小時裡，向下看的攝像頭記錄了魚類的來來往往，圖拉奇克也專注於攝像頭視野中更微妙的東西。一個放置在孔洞下方底部的重物正在滑過攝像頭——起初很慢，然後越來越快。重物是靜止的，但上方的冰川已經開始滑動：惠蘭斯冰流以其大部分時間保持靜止但每天向前猛衝兩次的奇異習性而聞名——但這是有史以來獲得的最佳測量結果。
Deep-SCINI 在下降過程中記錄的那些塵埃或灰燼層也將讓圖拉奇克和鮑威爾這樣的冰川專家忙碌一段時間。“即使在發現魚之前，這也是一次很棒的旅行，”鮑威爾說。“這將是一個很棒的資料集。”
當微生物學家帶著他們的水和泥土樣本回家時，他們將面臨一項意想不到的任務，即弄清楚包括魚類在內的整個生態系統是否真的依靠甲烷、銨或某種其他形式的化學能維持自身。“那將非常令人興奮，”L.S.U. 的克里斯特納說。“我們的樣本可以幫助回答這個問題。”