南極冰川驚現血色瀑布，它來自一個從未見過陽光的世界

（來源：科普中國）

轉自：科普中國

血瀑布。圖片來源：National Science Foundation/Peter Rejcek

1911 年，澳大利亞地質學家托馬斯·格里菲斯·泰勒（Thomas Griffith Taylor）跟隨“新地號”（Terra Nova）探險隊前往南極。在經過泰勒冰川時，他看到了一幅怪異的景象：冰川末端像是裂開了一道傷口，一股暗紅色的水正從冰層中滲出來。

南極的氣溫遠低于冰點，水卻沒有立刻凍結。這些液體流過白色冰面，留下醒目的紅橙色扇形痕跡。泰勒把這里稱為“血瀑布”。當時的探險者則猜測，紅色也許來自某種紅藻。但他們錯了，“血瀑布”既不是血液也不是藻類。

到 20 世紀 60 年代，研究人員逐漸確定，血瀑布流出的不是含有紅藻的融水，而是富含鐵的高濃度鹵水。剛從冰川中滲出的液體有時近乎透明。因為此時鹵水中的鐵主要以溶解態二價鐵存在；接觸空氣后，二價鐵被氧化，水體慢慢變成紅橙色。可以說，血瀑布大體上相當于含鐵的鹽水“生銹”了。

冰下網絡

這些鹽水從哪里來？

與大多數南極冰川不同，泰勒冰川并沒有直接覆蓋在基巖上方，這里的基巖和冰川之間還封存著一片古老的海水。

500 萬年前，那時的海平面高于今天，泰勒冰川不斷推進，將一片峽灣中的水與海洋隔絕開來。水在凍結時會把鹽排到尚未結冰的部分，剩余液體因此越來越咸，冰點也越來越低。經過長期凍結濃縮，這些水最終變成鹽度約為普通海水 2 到 3 倍的鹵水。

血瀑布剖面圖。圖片來源：Zina Deretsky / US National Science foundation

研究人員在冰川內部測得的鹵水溫度約為 ?7℃，周圍冰體卻接近 ?17℃。鹵水也會緩慢結冰，但水在結冰時會釋放熱量（這被稱為潛熱），這些熱量會加熱周圍更冷的冰層。鹽度和潛熱共同作用，讓液態鹵水能夠在裂隙和冰內通道中流動。

但在很長一段時間里，人們仍不知道這些鹵水如何從冰下穿過寒冷的冰川。 2017 年，一篇發表在《冰川學雜志》（Journal of Glaciology）的論文用雷達測繪出了血瀑布的路徑。研究團隊利用冰穿透雷達，在血瀑布上游找到一片沿冰川流動方向延伸的含鹵水區域。雷達圖像顯示，泰勒冰川底層存在一個由基底裂隙、鹽水囊和部分凍結的通道組成的網絡。冰下鹵水受到壓力后進入裂隙，再隨著冰川運動緩慢向末端遷移。

2026 年初，一篇發表在《南極科學》（Antarctic Science）上的論文又給這個過程補充了更多細節。 2018 年 9 月至 10 月，泰勒冰川附近恰好有三套設備同時運行：GPS 基站測量冰面位置和流速，延時相機每天拍攝血瀑布，冰川末端水中的溫度傳感器則記錄著水溫。

研究團隊拍下的血瀑布噴涌過程。圖片來源：Doran et al., Antarct. Sci., 2026

大約 6 周內，GPS 測得冰面下降約 15 毫米，冰川水平流速從每年約 5.0 米降至 4.6 米。相機同時拍到紅色痕跡不斷擴大，湖中也出現了來自冰川下方的冷水異常。三組記錄彼此吻合，說明鹵水排放和冰下壓力變化有關：當鹵水找到出口并排走后，冰下水壓下降，冰面隨之輕微下沉，冰川運動也暫時放慢。

這次觀測為壓力釋放模型提供了直接證據，不過研究只記錄到一次事件。它還不能證明每次血瀑布出現時，冰川都會以完全相同的方式變化。要知道這種噴涌是否存在穩定周期，仍需更長時間、覆蓋范圍更大的監測。

黑暗世界

然而，鹵水怎樣流出來，還不是血瀑布最值得追問的問題。更不可思議的事情藏在水里。

血瀑布的源頭長年處在黑暗中，幾乎沒有氧氣，也沒有新的光合作用產物進入。研究人員卻在鹵水中發現了細菌和古細菌。2009 年，一篇發表于《科學》（Science）的論文分析了硫酸鹽、鐵、碳酸鹽和水的同位素以及微生物功能基因，提出這里存在一套特殊的鐵-硫循環。

地表絕大多數生態系統最終由陽光供能：光合生物制造有機物，其他生物再利用這些有機物。但在血瀑布源頭的封閉水體里，微生物只能利用鹵水中極少量的有機碳。分解有機物時產生的電子，需要有物質來接收；在有氧環境里，這個角色通常由氧氣承擔，而在冰川下方，三價鐵成了替代品。微生物從氧化還原過程中獲得能量，二價鐵則逐漸積累在缺氧鹵水中。等鹵水來到地表，這些鐵遇到空氣，就“生銹”變成了紅色。

目前還不清楚這套循環的每一步分別由哪些微生物完成。它很可能是一種群落合作：不同成員各自處理反應的一段，彼此利用對方產生的物質。在這個從未見過陽光的世界里，就算沒有光合作用，也能艱難卻長期地維持一套微型生態系統。

既然血瀑布來自一個從未見過陽光的世界，那我們也可以用它來研究那些永遠不會見到光的水下世界。

天體生物學家也很關注血瀑布。這是因為火星地下可能存在高鹽水，木衛二和土衛二的冰殼下方則可能藏有海洋。那里同樣缺少陽光，卻不一定缺少液態水、礦物和化學反應。

同樣的判斷也適用于木衛二和土衛二。厚冰并不意味著死寂，只要冰下還有液態水，并持續與巖石接觸，生命所需的化學能就可能存在。一個世紀前那道來歷不明的紅痕，如今連接起了地球的冰封往事和太陽系中的生命問題。

血瀑布還把這個問題帶回了地球的遠古時代。雪球地球假說認為，在約 7.17 億至 6.35 億年前的成冰紀，地球先后經歷兩次大規模冰期，海洋表面可能幾乎完全封凍；冰封究竟有多徹底，至今仍有爭議。最棘手的問題之一是，冰下沒有陽光的生命，究竟該如何生存？血瀑布可能就是我們今天難得一見的答案。

參考文獻

[1]https://www.sciencealert.com/there-s-a-waterfall-in-antarctica-that-bleeds-red-here-s-what-s-hiding-inside-it

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Blood_Falls

[3]https://www.science.org/doi/10.1126/science.1167350

[4]https://www.frontiersin.org/journals/astronomy-and-space-sciences/articles/10.3389/fspas.2022.843174/full

[5]https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-glaciology/article/an-englacial-hydrologic-system-of-brine-within-a-cold-glacier-blood-falls-mcmurdo-dry-valleys-antarctica/B5C197906AD54619AEA26068AD92989A

[6]https://www.cambridge.org/core/journals/antarctic-science/article/glacier-surface-lowering-and-subglacial-outflow-coincide-with-blood-falls-discharge-in-the-mcmurdo-dry-valleys/0333F307DC1863B79CA3FCCF162A6373