地球上沧海桑田的变化从来没有停息过，如今的南极洲被厚达几公里的冰层覆盖着，是表面海拔最高的大陆，南极洲其实也并非一直就是这样，地质学家认为，在距今约2.8亿年的二叠纪直到侏罗纪晚期，南极洲作为古冈瓦那大陆的一部分，并没有在今天这个位置，那时候的它尚位于南半球的低纬度和中纬度地带。
南极大陆上气候当时也经历过种种变化，曾经炎热干燥，也曾经温暖潮湿，但大部分时间中或比现在的澳大利亚气候还要好一些，上面植被茂密，南极洲已发现的煤炭资源可以证明，另外地质学家们还在这里发掘出了棕榈树和木棉科植物的花粉，认为这里有着类似热带大陆边缘的绿色海岸，当然这里也曾经动物成群，古生物学家们认为这里生活着和澳大利亚和南美洲特有动物种族相近的动物。
直到侏罗纪时期，古冈瓦那大陆开始解体，南极大陆从中分解出来之后开始缓缓向南漂移，但是直到新生代早期，它和大洋洲与南美州才完全分裂开来，大约到新生代第三纪渐新世至中新世之间的时期，才移动到了现在的位置。
在南极洲向南移动的过程中，这里的气候也越来越寒冷，冰川在高山上越聚越多，渐渐覆盖了平原地带，以至于后来这里的冰川厚度达到了平均几公里，很多动植物以及南极洲特有的地形地貌都被封存在了冰层之下。
不过英美地质学家利用雷达调查数据绘制了南极洲厚厚的冰层下地势的3D地图，如下图：
可见南极洲是一个中间高四周低，东部高西部低（东西半球划分）的地形，其间有山川峡谷，还有湖泊和大河河床等。
比如这里还有全世界最大的冰下湖泊——沃斯托克湖，位于南极洲的东部，俄罗斯沃斯托克考察站的下方，长约为250公里，宽约为50公里，面积为15690公里左右，和五大湖中安大略湖的大小差不多，这里面是没有被冰冻的水，水中的氧气含量全球最高，氧气浓度为其他各洲大型淡水湖泊的50倍，科学家认为，至少在50万年前，这个湖泊就已经被冰封，下面很可能存在与其他湖泊不同的生态环境，如果湖泊里面确定有生命的话，那么将为太阳系中的四颗伽利略卫星，以及土卫六、海卫一等卫星的冰下海洋里面是否有地外生命提供有力的参照证据。
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