Меню

Обитатели в озере восток

Восток и его обитатели: тайны подледного озера Антарктиды

«Если бы мы показали ДНК организма, обнаружение которого мы подтвердили в 2016 году, не предупредив о том, откуда он… Нас бы спросили, с этой ли он планеты», – говорит генетик-микробиолог Сергей Булат. Микробиота антарктического озера Восток должна быть уникальна, как и само озеро, миллионы лет отрезанное от мира многокилометровым слоем льда. Из-за своих размеров оно вызывает интерес астробиологов, поскольку может служить моделью потенциально обитаемых подледных водоемов спутников Юпитера и Сатурна – Европы и Энцелада.

Координаты: 78°28’ ю.ш., 106°48’в.д.

Тип: подледное рифтовое озеро

Расстояние до побережья: 1260 км

Толщина ледового покрова: 3750–4200 м

Площадь: 15 800 км 2

Максимальная глубина: 1220 м

Связь с другими водоемами: отсутствует

Время изоляции: 14 млн лет

Температура воды: –2,65 °C

Открытие: 1996 г.

Первое проникновение: 2012 г.

По случайности самым близким к Востоку жильем оказалась советская, а затем российская станция «Восток», поэтому до 2015 года исследованием озера занимались в основном российские ученые. По этой же причине пробы озерной воды хранятся в России. И по той же самой причине продолжать исследования становится все сложнее. По мере того как российское правительство сокращает финансирование антарктических исследований и не поддерживает международное сотрудничество в науке, шансов узнать, как устроена странная жизнь в озере Восток, становится все меньше.

Подледных озер в Антарктиде обнаружено больше четырехсот, все они похожи: жидкая вода под многокилометровым ледяным панцирем. Но Восток обширнее прочих: площадь оценивается в 15 800 км 2 – это больше Онежского озера. В 1994-м Восток нашли, в конце перестройки начали бурить скважину, и только в 2012 году получили первые образцы воды. Из-за недокомпенсации давления в скважине (специальная технология, гарантирующая незагрязнение озера) вода попала к ученым в виде намерзшего на буровой коронке льда. Сразу после получения пробы в 2012 году начались микробиологические исследования. Львиная доля усилий ученых ушла на отсеивание контаминантов – микроорганизмов и их ДНК, попавших в озерный лед с жидкостью для бурения и позднее. К 2015 году были обнаружены фрагменты ДНК двух бактерий, насчет которых ученые были уверены: они – из Востока. Первая оказалась совершенно незнакомой биологам; ее ДНК совпала с известными последовательностями всего на 86%. Это о ней Булат говорит, что она вполне могла бы сойти за инопланетянку. Вторая бактерия, родственная Herminiimonas glaciei, оказалась более-менее знакомой ученым по ледникам Гренландии. В 2015 году ждали новых проб воды из озера, чтобы подтвердить результаты и получить новые данные. Но не дождались.

Три километра вниз

Пробуренная российскими полярниками скважина позволила взять пробы льда, который прирастает на «потолке» озера из озерной воды. О том, что происходит ниже – в толще воды и тем более возле дна, можно только предполагать. Возможно, там находятся геотермальные источники, дающие пищу обитателям озера.

Зимой 2015–2016 года у российской антарктической экспедиции начались проблемы: правительство, ранее планировавшее антарктические исследования по крайней мере до 2020 года, перестало выделять средства. Это решение связывают с «поворотом к северу» – интересом российского правительства к Арктике в ущерб другим направлениям деятельности. Даже памятная дата – 200-летие открытия Антарктиды Беллинсгаузеном и Лазаревым – не помогла привлечь в российскую Антарктиду деньги.

Выжимая последнее

Все, что осталось Сергею Булату – крупному специалисту по организмам, живущим при низких температурах, – пробы озерного льда, добытые в 2012–2015 годах. К счастью, в НИЦ КИ ПИЯФ есть оборудование и технологии, позволяющие изучать замерзшую воду Востока, не допуская загрязнения. Ученые усовершенствовали методику работы, составили библиотеки контаминантов. В этих библиотеках хранятся данные о микроорганизмах из жидкости, которой омывали пробы льда, организмах, обитающих в чистых комнатах, в реагентах и материалах, которые используются для анализа. В ходе исследования старых проб в 2018 году обнаружили третьего возможного обитателя Востока – бактерию (бациллу) marini Lactobacillus sp. Но вопросов об этой бактерии больше, чем ответов. Бациллы – гетеротрофные организмы, то есть питаются органикой, которой в воде Востока почти нет. Может быть, в глубине озера есть области, более насыщенные питательными веществами? Может быть, жизнь там более разнообразна, чем полагают?

Холодно, но жить можно

Условия в озере Восток очень специфические. Огромное давление (около 400 атмосфер) не позволяет воде замерзать при постоянной температуре на 2–3 градуса ниже нуля. Эти условия некомфортны для людей, но для жизни вообще вполне нормальны. Нижний температурный порог для деления клеток – 255 К (–18 °C), а метаболизм может продолжаться даже при охлаждении до –33 °C. Что касается давления, то глубоководные организмы справляются и не с такими его значениями.

Главным фактором, ограничивающим жизнедеятельность в воде Востока, должен быть недостаток источников энергии. В озеро никогда не проникает солнечный свет, а значит, там не могла сложиться обычная для неглубоких водоемов экосистема с фотосинтезирующими организмами в начале пищевой цепи. Органики в озерной воде почти нет – по крайней мере по результатам анализа кернов озерной воды. То живое, что может там жить, должно уметь питаться растворенными в воде минеральными веществами, которых в Востоке тоже мало. Организмы, которые получают энергию, окисляя неорганические вещества, встречаются во многих (буквально) темных уголках планеты – на большой глубине в океане, в почве, в пещерах. Поэтому обнаружение гетеротрофной marini Lactobacillus sp. так смутило ученых.

Туманные перспективы

Узнать больше об уже обнаруженных в озере Восток организмах можно было бы, вырастив их в лаборатории. Однако сделать это очень сложно: нужно создать и поддерживать очень специфические условия – давление, температуру, состав воды, благоприятные для этих существ в природе. В России лабораторий, которые могли бы взяться за эту работу, нет, а поделиться льдом Востока с зарубежными коллегами пока не удается – мешают бюрократия и ограничения на работу с иностранными учеными.

Пока прогресса в этой области не предвидится, на самой станции «Восток» готовятся большие изменения к лучшему. После затишья 2016–2018 годов заговорили о модернизации станции, нашлись деньги на строительство новых жилых модулей, были испытаны аэросани, которые должны доставить модули вглубь континента. Все это должно улучшить жизнь полярников, но вряд ли поможет возобновить исследование озера Восток. Скважина, пробуренная в 1989–2012 годах, предположительно непригодна для проникновения в озеро. Вероятно, к воде нужно бурить новую скважину и использовать при этом новую, стерильную жидкость для бурения. Заниматься этим пока никто не планирует. Озеро Восток со своими неведомыми обитателями останется нетронутым в ближайшее время.

Но есть и хорошие новости. Годы работы микробиологов и генетиков над льдом Востока дали больше, чем три бактерии: они дали методику работы с деликатным материалом и технологию обнаружения контаминантов. Если однажды к заповедному озеру снова пробурят скважину, ученые будут готовы искать в новых пробах жизнь. И если когда-нибудь межпланетная станция привезет на Землю воду подледного океана Европы или Энцелада, те же методы можно будет применить, чтобы проверить, окажется ли в них что-нибудь живое и внеземное.

Источник

Восток и его обитатели: тайны подледного озера Антарктиды

Если бы мы показали ДНК организма, обнаружение которого мы подтвердили в 2016 году, не предупредив о том, откуда он… Нас бы спросили, с этой ли он планеты», — говорит генетик-микробиолог Сергей Булат. Микробиота антарктического озера Восток должна быть уникальна, как и само озеро, миллионы лет отрезанное от мира многокилометровым слоем льда. Из-за своих размеров оно вызывает интерес астробиологов, поскольку может служить моделью потенциально обитаемых подледных водоемов спутников Юпитера и Сатурна — Европы и Энцелада.

Озеро Восток

Координаты: 78°28′ ю.ш., 106°48’в.д.
Тип: подледное рифтовое озеро
Расстояние до побережья: 1260 км 2
Максимальная глубина: 1220 м
Связь с другими водоемами: отсутствует
Время изоляции: 14 млн лет
Температура воды: -2,65 °C
Открытие: 1996 г.
Первое проникновение: 2012 г.

Читайте также:  Озеро блад в словении

По случайности самым близким к Востоку жильем оказалась советская, а затем российская станция «Восток», поэтому до 2015 года исследованием озера занимались в основном российские ученые. По этой же причине пробы озерной воды хранятся в России. И по той же самой причине продолжать исследования становится все сложнее. По мере того как российское правительство сокращает финансирование антарктических исследований и не поддерживает международное сотрудничество в науке, шансов узнать, как устроена странная жизнь в озере Восток, становится все меньше.

Подледных озер в Антарктиде обнаружено больше четырехсот, все они похожи: жидкая вода под многокилометровым ледяным панцирем. Но Восток обширнее прочих: площадь оценивается в 15 800 км 2 — это больше Онежского озера. В 1994-м Восток нашли, в конце перестройки начали бурить скважину, и только в 2012 году получили первые образцы воды. Из-за недокомпенсации давления в скважине (специальная технология, гарантирующая незагрязнение озера) вода попала к ученым в виде намерзшего на буровой коронке льда. Сразу после получения пробы в 2012 году начались микробиологические исследования. Львиная доля усилий ученых ушла на отсеивание контаминантов — микроорганизмов и их ДНК, попавших в озерный лед с жидкостью для бурения и позднее. К 2015 году были обнаружены фрагменты ДНК двух бактерий, насчет которых ученые были уверены: они — из Востока. Первая оказалась совершенно незнакомой биологам; ее ДНК совпала с известными последовательностями всего на 86%. Это о ней Булат говорит, что она вполне могла бы сойти за инопланетянку. Вторая бактерия, родственная Herminiimonas glaciei, оказалась более-менее знакомой ученым по ледникам Гренландии. В 2015 году ждали новых проб воды из озера, чтобы подтвердить результаты и получить новые данные. Но не дождались.

Зимой 2015−2016 года у российской антарктической экспедиции начались проблемы: правительство, ранее планировавшее антарктические исследования по крайней мере до 2020 года, перестало выделять средства. Это решение связывают с «поворотом к северу» — интересом российского правительства к Арктике в ущерб другим направлениям деятельности. Даже памятная дата — 200-летие открытия Антарктиды Беллинсгаузеном и Лазаревым — не помогла привлечь в российскую Антарктиду деньги.

Выжимая последнее

Все, что осталось Сергею Булату — крупному специалисту по организмам, живущим при низких температурах, — пробы озерного льда, добытые в 2012—2015 годах. К счастью, в НИЦ КИ ПИЯФ есть оборудование и технологии, позволяющие изучать замерзшую воду Востока, не допуская загрязнения. Ученые усовершенствовали методику работы, составили библиотеки контаминантов. В этих библиотеках хранятся данные о микроорганизмах из жидкости, которой омывали пробы льда, организмах, обитающих в чистых комнатах, в реагентах и материалах, которые используются для анализа. В ходе исследования старых проб в 2018 году обнаружили третьего возможного обитателя Востока — бактерию (бациллу) marini Lactobacillus sp. Но вопросов об этой бактерии больше, чем ответов. Бациллы — гетеротрофные организмы, то есть питаются органикой, которой в воде Востока почти нет. Может быть, в глубине озера есть области, более насыщенные питательными веществами? Может быть, жизнь там более разнообразна, чем полагают?

Холодно, но жить можно

Условия в озере Восток очень специфические. Огромное давление (около 400 атмосфер) не позволяет воде замерзать при постоянной температуре на 2−3 градуса ниже нуля. Эти условия некомфортны для людей, но для жизни вообще вполне нормальны. Нижний температурный порог для деления клеток — 255 К (-18 °C), а метаболизм может продолжаться даже при охлаждении до -33 °C. Что касается давления, то глубоководные организмы справляются и не с такими его значениями.

Главным фактором, ограничивающим жизнедеятельность в воде Востока, должен быть недостаток источников энергии. В озеро никогда не проникает солнечный свет, а значит, там не могла сложиться обычная для неглубоких водоемов экосистема с фотосинтезирующими организмами в начале пищевой цепи. Органики в озерной воде почти нет — по крайней мере по результатам анализа кернов озерной воды. То живое, что может там жить, должно уметь питаться растворенными в воде минеральными веществами, которых в Востоке тоже мало. Организмы, которые получают энергию, окисляя неорганические вещества, встречаются во многих (буквально) темных уголках планеты — на большой глубине в океане, в почве, в пещерах. Поэтому обнаружение гетеротрофной marini Lactobacillus sp. так смутило ученых.

Туманные перспективы

Узнать больше об уже обнаруженных в озере Восток организмах можно было бы, вырастив их в лаборатории. Однако сделать это очень сложно: нужно создать и поддерживать очень специфические условия — давление, температуру, состав воды, благоприятные для этих существ в природе. В России лабораторий, которые могли бы взяться за эту работу, нет, а поделиться льдом Востока с зарубежными коллегами пока не удается — мешают бюрократия и ограничения на работу с иностранными учеными.

Пока прогресса в этой области не предвидится, на самой станции «Восток» готовятся большие изменения к лучшему. После затишья 2016−2018 годов заговорили о модернизации станции, нашлись деньги на строительство новых жилых модулей, были испытаны аэросани, которые должны доставить модули вглубь континента. Все это должно улучшить жизнь полярников, но вряд ли поможет возобновить исследование озера Восток. Скважина, пробуренная в 1989—2012 годах, предположительно непригодна для проникновения в озеро. Вероятно, к воде нужно бурить новую скважину и использовать при этом новую, стерильную жидкость для бурения. Заниматься этим пока никто не планирует. Озеро Восток со своими неведомыми обитателями останется нетронутым в ближайшее время.

Но есть и хорошие новости. Годы работы микробиологов и генетиков над льдом Востока дали больше, чем три бактерии: они дали методику работы с деликатным материалом и технологию обнаружения контаминантов. Если однажды к заповедному озеру снова пробурят скважину, ученые будут готовы искать в новых пробах жизнь. И если когда-нибудь межпланетная станция привезет на Землю воду подледного океана Европы или Энцелада, те же методы можно будет применить, чтобы проверить, окажется ли в них что-нибудь живое и внеземное.

Источник



Заточенные во льдах, или Кто живет в озере Восток?

Одним из главных грядущих научных событий, наравне с запуском Большого адронного коллайдера, станет бурение антарктических льдов, которое позволит ученым добраться до сокрытого миллионы лет озера Восток. О том, что же предстоит там обнаружить, можно только догадываться, но кое-какие предположения у ученых есть. Об этом «Правда.Ру» поговорила с сотрудником Института молекулярной генетики РАН Андреем Белашевым.

Озеро Восток расположено на шельфе Антарктиды под ледяным панцирем толщиной более 4000 метров. На протяжении миллионов лет оно было изолировано от окружающего мира, поэтому ученые рассчитывают обнаружить там уникальную экосистему не имеющую аналогов нигде на Земле.

Восток – лишь одно из 140 подледных озер Антарктики, но самое большое – его площадь составляет более 14000 квадратных метров. Несмотря на высокое давление, создаваемое льдом, озеро может быть населено микроорганизмами, чему способствуют достаточно теплая вода (около 10 градусов по Цельсию) и большая концентрация кислорода.

Для того чтобы получить предварительные данные об обитателях озера Восток, ученые исследуют другие скрытые водоемы Антарктики – менее крупные и расположенные под более тонким слоем льда. Большинство этих водоемов полностью промерзают на девять месяцев в году, но, тем не менее, оказалось, что и в них существует жизнь.

Испанский ученые Антонио Альками и его коллеги из Национального исследовательского совета изучили пробы воды из подледного озера Лимнополар и обнаружили несколько тысяч видов микроорганизмов, многие из которых ранее были неизвестный науке.

Среди находок оказалось множество вирусов, относящихся к 12 различным семействам. Часть из них были обнаружены и описаны впервые.

Вирусы играют важную роль в подобных замкнутых экосистемах, где существует всего несколько микробиологических хищников. Они способны контролировать количество организмов и предотвращают образование их излишков.

Читайте также:  Какие могут быть сочинения по рассказу васюткино озеро

К сожалению, подобные вирусы очень сложно исследовать в лабораториях, поскольку они не растут в искусственных условиях. Лишь благодаря технологиям выделения и расшифровки генома ученым удалось узнать много нового о биологической роли вирусов.

«Мы только начинаем проникать в тайны мира вирусов, и оказывается, что многие наши представления были неверны. Это заставляет нас пересмотреть наши взгляды на вирусы и ту роль, что они играют в микробиологических системах», — говорит Антонио Альками.

Главным результатом исследования испанские ученые считают тот факт, что реальное разнообразие видов в Антарктическом регионе оказалось гораздо шире, чем принято было считать раньше. В подледных озерах присутствует огромное количество уникальных микроорганизмов, подготовленных процессом эволюции к выживанию в таких экстремальных условиях.

Кроме того, ученые обнаружили, что популяция вирусов в озерах Антарктики зависит от времени года. По мере того, как в холодную пору озеро промерзает, в жидкой ее части остаются лишь самые маленькие вирусы, в то время как крупные представители этих созданий погружаются в анабиоз в ледяной толще

Летом, после таяния части льда, крупные вирусы возвращаются в воду озера. Фактически получается, что зимой и летом – это совершенно два разных водоема, обладающих непохожими составами воды.

Смотрите фоторепортажи в разделе » Наука и история «

Причины такого поведения вирусов ученым еще не известны, но предполагается, что это связано с количеством микроводорослей в воде. Скорее всего, крупные вирусы пробуждаются в период размножения микроорганизмов, которые они заражают, и снова засыпают, когда их носители умирают с наступлением холодов.

О том, что еще может скрываться от человеческого взора подо льдами Антарктики, «Правда.Ру» побеседовала с доктором биологических наук сотрудником Института молекулярной генетики РАН Андреем Белашевым.

«Озеро Восток и другие водоемы Антарктиды – это своеобразные зоны инопланетной флоры и фауны на Земле. Такие экосистемы столь долго находились в изоляции от мира, что эволюционное развитие там проистекало собственным путем.

Сейчас сверление скважины к озеру Восток приостановлено. Исследователи опасаются, что земные микроорганизмы, которые попадут в замкнутую экосистему озера, могут просто-напросто убить там все живое.

Но вместе с тем, мы не имеем ни малейшего представления о том, что может нам открыться в глубине льда. Понятно, что давление более 300 атмосфер не оставляет шансов найти крупные многоклеточные создания, но ведь есть еще множество микроорганизмов и вирусов.

И, кстати, не стоит исключать вероятность, что вирусы озера Восток окажутся вполне приспособлеными к жизни «снаружи», а вот мы к их соседству – нет. Так что у исследователей есть множество поводов задуматься – как подготовиться к продолжению сверления льда над озером Восток».

Источник

Условия как на Юпитере: кто живет в озере Восток подо льдом Антарктиды

14 декабря 2018

В антарктической пустоши нет ничего живого, кроме людей. Жизнь ищут глубже, на 3,7 км под поверхностью снега — в подледных озерах. Ученые считают, что если в экстремальных условиях — низкой температуре, высоком давлении и содержании кислорода — живут простейшие микроорганизмы, то жизнь может существовать и за пределами Земли. Но последние исследования показали, что верхние слои самого большого озера Антарктиды — Востока — содержат лишь один вид бактерий-термофилов. А остальные микроорганизмы попали в него при бурении льда. Остается лишь один выход — продолжить изучение более глубоких слоев озера и его дна. «Хайтек» разбирается в том, почему озеро Восток называют самым важным географическим открытием прошлого столетия и какие открытия на глубине еще ждут ученых в XXI веке.

Подледные озера открыли в XX веке, и исследования самого крупного из них — озера Восток — велись под эгидой российских ученых. Изучение погребенного подо льдами Антарктиды водоема помогают представить условия в инопланетных озерах Юпитера и Энцелада, спутника Сатурна. Образцы с подошвы ледника старше 420 тыс. лет, а это значит, что само озеро затянулось льдом более 500 тыс. лет назад. Это минимальная цифра: по смелым подсчетам подледная вода старше 15 млн лет. Точный возраст Востока пока не выяснен.

После отделения от Индийского субконтинента Антарктида стала частью Австралии, континента с жарким субтропическим климатом. Гористый ландшафт, много впадин и расщелин — пейзаж Антарктиды 66 млн лет назад. Там, где были углубления в самой поверхности, формировались водоемы, реликтовые озера, в которых могли содержаться доисторические бактерии. Дно у озера не плоское. Есть небольшой остров, который занимает около 1% площади водоема, а на глубине предполагается горячий ключ, нагревающий воду.

Условия в озере Восток близки к тем, что были на Земле 543–750 млн лет назад, в период протерозоя. Тогда на планете несколько раз начинались процессы глобального оледенения, которые длились до 10 млн лет.

Озеро Восток занимает площадь в 15,7 тыс. кв. км, его объем — 6 100 куб. км. Этот гигант обгоняет даже Ладожское озеро по своей протяженности. Показатели водоема рекордны не только для Антарктиды: глубина Востока на 8 м больше, чем у Байкала. Сегодня лед продолжает таять с высокой северной стороны озера и намерзать на южном склоне, поэтому расстояние от поверхности воды до ледника разнится: от 150 м в южной части до 600 м в северной. Озерная вода не застаивается: она колеблется с амплитудой 1–2 см. Предполагается, что такое перемешивание может быть жизненно важным для живых микроорганизмов.

Человек в снежной пустыне

Озеро получило название от станции, стоящей над ним. Пункт «Восток» был основан на координатах 78,5° южной широты и 106° восточной долготы почти случайно. Полярник Алексей Трехов разбил первый внутриконтинентальный лагерь в предполагаемом секторе южного геомагнитного полюса. Это произошло 61 год назад — 16 декабря 1957-го — и позволило обнаружить самое крупное подледное озеро Антарктиды.

«Восток» называют местом более экстремальным, чем околоземную орбиту, и не без причин. Сегодня это единственная российская станция, удаленная от береговой линии на 1 260 км и недоступная восемь месяцев в году. Максимальная температура холода –89,2 °С, абсолютный зафиксированный минимум на Земле. Станция расположена на высоте 3 600 м над уровнем моря, и работники «Востока» совершают бесконечное восхождение на гору. Давление на этой высоте — 450 мм рт. ст., поэтому у некоторых полярников смена не успевает начаться: развивается горная болезнь. Тех, кто остается на станции, ждет 12 месяцев ежедневной работы с одними и теми же людьми. Работа на полярной станции — проверка на прочность для психики и организма. Полная изоляция от внешних контактов большую часть года и белоснежная пустыня с сухим, разреженным воздухом вокруг: тем не менее, результаты исследований стоят усилий ученых-полярников.

Существование озера Восток стало научным фактом в XX веке. Открытию огромного по площади водоема с объемом в 6 тыс. куб. км предшествовал долгий путь. Впервые теорию о существовании подледных озер выдвинул Петр Кропоткин, больше известный как анархист и революционер: он считал, что температура в ледниках повышается так же, как в горных породах — с увеличением глубины.

Петр Кропоткин — русский революционер-анархист, ученый географ и геоморфолог. Исследователь тектонического строения Сибири и Средней Азии, а также ледникового периода. Известный историк, философ и публицист, создатель идеологии анархо-коммунизма и один из самых влиятельных теоретиков анархизма. Заложил основу теории четвертичных оледенений и ввел термин «вечная мерзлота».

Критическая толщина ледника — размер ледника, из-за которого огромное давление сверху создает температуру, достаточную для плавления льда. Этот термин, придуманный океанологом Николаем Зубовым, объясняет существование жидкой воды под максимальной толщиной в 4 200 м, несмотря на постоянную минусовую температуру.

Антарктические летчики сообщали о странном покрове льда на некоторых участках маршрутов. Такие участки называли озерами, чем они и оказались. Развивая теорию Кропоткина, советский гляциолог Игорь Зотиков рассчитал, что некоторый процент тепла из недр Земли уходит на подогрев толщи льда. Талая вода поднимается на поверхность там, где ледяной покров меньше. Вновь замерзая, она создает иной ландшафт территорий, который и замечали советские авиаторы.

Читайте также:  Обитатели озер курганской области

В 70-х годах британские ученые провели масштабную радиоразведку ледников Антарктиды. Они обнаружили кусочные участки, на которых лед принимал необычные формы. Такие результаты говорили о больших скоплениях подледниковых вод. Позднее снимки спутника ERS-1 подтвердили догадку: на исследованных территориях находятся озера, подобные Востоку.

Теория подтверждалась экспериментом. В 60-х годах географ Андрей Капица провел сейсмические исследования с помощью отражательного сигнала. На поверхности проводились взрывы, звуковая волна которых уходила в нижние слои льда. Она отталкивалась от слоев с разной плотностью, позволяя тем самым изучать возраст и структуру покрова. Ученый зафиксировал два пика отражения сигнала там, где находится озеро Восток: на отметках 3 730 и 4 130 м. Предполагалось, что сейсмические волны «обнаружили» неизвестный слой осадочных отложений, но именно эта находка стала событием века.

Перипетии бурения

Открытие озера Восток –– история счастливых случайностей для российской науки. Удачное расположение станции позволило начать бурение прямо над водоемом. Тем не менее, само бурение скважины 5Г-1 начиналось не ради озерной воды. В 1989 году советские, американские и французские ученые начали подготовку к работам по изучению палеоклимата — доисторических условий на Земле.

Бур установки на станции «Восток» устроен как полый цилиндр, на конце которого есть острые лезвия. При поднятии на поверхность снаряд бура наполняется льдом и вытаскивает за собой фрагмент керна. Такие цилиндрические остатки изучаются гляциологами — специалистами по льду. Абсолютно чистая и без примесей –– такой водой нельзя напиться. Зато она дает исчерпывающую информацию об антарктическом леднике. Бурение продолжалось ради образцов с более глубоких слоев, когда в 1994 году выяснилось, что скважина идет прямо к подледному озеру.

Бурение приостановили в 1999 году, когда до озера оставалось около 120 м. Вопросы вызывала технология бурения с использованием фреона, керосина, этиленгликоля: это биологические вещества, которые могли разрушить экосистему водоема. В 2003 сотрудники Санкт-Петербургского горного института разработали новую технологию, и через три года работы продолжились.

После разморозки скважины бурение было продолжено с небольшим отклонением, потому что на предыдущем участке исследователи потеряли снаряд, достать который не получилось. Изменение курса не дало занести в озеро остатки топлива от предыдущего бурения. Создание скважины и подъем керна –– постепенный процесс. Один рейс длится пять часов, за которые бур проходит примерно 3 м, а затем поднимается на поверхность.

Работа шла без осложнений до того момента, пока ученые не достигли «теплого льда», который начинает плавиться при малейшем повышении температуры. Ледяные частицы могли налипнуть на забойную буровую установку, поэтому ученые разработали технологии очистки снаряда без дополнительного воздействия на лед.

Поверхность озера была достигнута 5 февраля 2012 года. Бур прошел путь в 3 769,3 м, чтобы поднять по скважине холодную воду озера Восток. Исследователи создают в скважине специальную разницу давлений, благодаря которой жидкость поднимается вверх, замерзает на высоте и легче извлекается. Для того, чтобы забрать повторную пробу воды, озеро вскрыли во второй раз в январе 2015 года. Ученые исследовали состав воды, чтобы обнаружить или опровергнуть наличие жизни.

Жизнь вопреки

Предположения о существовании жизни в подледном озере Антарктиды в научном сообществе вызывали скепсис. Условия не соответствуют нашим представлениям о тех, что подходят живым организмам. «В экстремальных условиях при давлении до 400 бар и температуре, близкой к точке замерзания, без света, без растворенного в воде органического углерода, вероятно, при избытке растворенного кислорода», — так описывает в статье среду озера Восток Сергей Булат, заведующий лабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова. В воде есть кварц и кальцит, она насыщена ионами кальция, поэтому «мягкой» ее не назовешь.

Возможных обитателей озера предлагают называть оксигенофилами: концентрация кислорода подледной воды в 50 раз выше, чем в обычной питьевой. Такие организмы выживают при низких температурах и высоком давлении. Скорее всего, эти бактерии или многоклеточные используют неорганический углерод, «поедая камни».

Лед озера делят на два типа. У верхнего есть минеральные вкрапления, глина. Такие кусочки были принесены ледником, царапающим горную породу и перемещающим ее остатки по ходу своего движения. Это очень небольшие, миллиметрового размера частички, которые распределены в объеме 0–20 частиц на 1 м льда. Второй тип керна — замерзшая вода, покрывающая «берега» озера. В нем вкраплений нет. Первый тип насыщен газами от 100 до 1 тыс. раз больше, чем лед вокруг озера.

Предварительные результаты исследований озерной воды стали научной сенсацией: ученые сообщали о более чем 3,5 тыс. видов, успешно развивающихся в экстремальных условиях. Дальнейшая расшифровка данных буквально разбила ледовые замки предположений о внеземной жизни, которая может существовать в океане спутника Юпитера, Европы. Такое разнообразие одноклеточных и эукариот родилось из загрязнения воды буровой установкой. Содержание изначальных клеток в озерной воде куда скромнее: 0–24 на миллилитр во льду первого типа и в два раза меньше во льду второго. Иными словами, в озере нет практически ничего. Но «практически» не означает полное отсутствие жизни.

Еще до вскрытия озера, на отметках 3 561 и 3 607 м ученые зафиксировали сигналы бактерии-термофила Hydrogenophilus thermoluteolus, которая нашлась и во льду первого типа. Она встречается в термальных источниках Японии, где температура, наоборот, выше комфортной для жизни. Это не инородный организм, поэтому его существование во льдах Антарктиды расширяет представление о выживаемости термофилов. Бактерия не может жить у поверхности воды: ей требуется водород для окисления. Термофилы наверняка развиваются возле тектонического разлома или источника на дне. Значит, ученым нужно проникнуть в глубины озера Восток, где, возможно, обитают и другие организмы.

Но зачем бурить там, где поиски практически кажутся безнадежными? Обнаружение организмов на дне озера может помочь в поиске инопланетной жизни в подледном океане Европы, спутнике Юпитера. Если результаты окажутся одинаковыми, то появятся новые теории о происхождении земной жизни. Она может найтись только на дне, образцов которого пока не получено. Поэтому поиски должны продолжаться.

Оборудование, финансирование и земные проблемы

Добраться до дна озера оборудованием, которое использовали для бурения в прошлом веке, нельзя. Снаряд не поднимет со дна быстро замерзающую воду, но застрянет либо в самом озере, либо в скважине. Такая потеря чревата загрязнением водоема, после которого исследование исконных форм жизни станет проблемой. Новые инструменты должны исключить контакт воды Востока и, например, топлива.

Разработка и производство установок требуют больших затрат, чем использование советских машин, поэтому в 2016-2017 годах шла речь о приостановке исследований. Год назад, 16 декабря 2017 года, на станции «Восток» начались работы по подготовке скважины к следующему сезону, но пока информации по повторному вскрытию озера нет.

Зато есть научная статья, опубликованная в журнале Geophysical Research Letters. При изучении Антарктиды геологи опираются на газы и элементы в извлекаемых образцах керна. Содержание изотопов зависит от их источника. Во льдах под станцией «Восток», взятых с глубин на 2–160 м выше озерной воды, не нашли высокой концентрации радиоактивного изотопа 3He. Значит, источник под озером Восток неактивен. По расчетам авторов, от поверхности Земли в озеро поступает около 51 мВт на квадратный метр –– показатель для остывшего участка.

Это, вкупе с приостановленными исследованиями, добавляет пессимизма и ученым, и наблюдателям. Человек всегда спрашивает: что еще я мог найти, если бы не остановился? Для озера Восток вопрос пока открыт.

Источник