Меню

Подледниковое озеро восток в антарктиде

Озеро Восток в Антарктиде

24 ноября 2016 в 08:04

Антарктида – то загадочный материк, который имеет особый мир природы. Здесь есть своеобразные водоемы, среди которых стоит выделить озеро Восток. Оно названо в честь станции «Восток», которая располагается поблизости. Озеро сверху покрыто ледяным щитом. Площадь его составляет 15,5 тысяч кв. километров. Восток является весьма глубоким водоемом, поскольку его глубина составляет около 1200 метров. Вода в озере пресная и обогащена кислородом, а на глубине она имеет даже плюсовую температуру, поскольку нагревается от геотермальных источников.

Открытие озера в Антарктиде

Озеро Восток было открыто в конце ХХ века. Советский, российский географ и геоморфолог А. Капица предположил, что подо льдом могут быть различные формы рельефа, и в некоторых местах должны быть водоемы. Его гипотеза была подтверждена в 1996 году, когда возле станции «Восток» было открыто подледное озеро. Для этого применялось сейсмическое зондирование ледяного щита. Бурение скважины началось в 1989 году, и со временем, достигнув глубины более 3 тыс. метров, был взят лед на исследование, которое показало, что это замороженная вода подледного озера.

В 1999 году бурение скважины было приостановлено. Учены решили не вмешиваться в экосистему, чтобы не загрязнять воду. Позднее была разработана более экологичная технология бурения скважины в леднике, что позволило продолжить бурение. Поскольку периодически ломалось оборудование, процесс был растянут на несколько лет. Достигнуть поверхности подледного озера ученым довелось в начале 2012 года.

В дальнейшем пробы воды были взяты на исследование. Они показали, что в озере есть жизнь, а именно несколько видов бактерий. Они развивались изолировано от других экосистем планеты, поэтому современной науке неизвестны. Некоторые клетки предположительно принадлежат многоклеточным животным, к примеру, моллюскам. Другие обнаруженные бактерии – это паразиты рыб, а потому вероятно в глубинах озера Восток может обитать рыба.

Рельеф в районе озера

Озеро Восток является объектом, который активно исследуется по сегодняшний день, и много особенностей этой экосистемы еще не установлено. Недавно была составлена карта с рельефом и очертаниями берегов озера. На территории водоема было найдено 11 островов. Подводный гребень поделил дно озера на две части. В целом экосистема оз. Восток имеет малую концентрацию питательных веществ. Это приводит к тому, что живых организмов в водоеме очень мало, но никто не знает, что будет найдено в озере в ходе дальнейших исследований.

Источник

Озеро Восток — Lake Vostok

Расположение озера Восток в Антарктиде.

Расположение озера Восток в Антарктиде.

Озеро Восток ( русский язык : озеро Восток , озеро Восток ) — самое большое из почти 400 известных подледниковых озер Антарктиды . Озеро Восток расположено на южном полюсе холода , под российской станцией Восток, под поверхностью центрального ледникового покрова Восточной Антарктики , который находится на высоте 3 488 м (11 444 фута) над средним уровнем моря . Поверхность этого пресноводного озера находится примерно на 4000 м (13 100 футов) под поверхностью льда, что означает, что оно находится примерно на 500 м (1600 футов) ниже уровня моря.

Имея размеры 250 км (160 миль) в длину и 50 км (30 миль) в ширину в самом широком месте, оно занимает площадь 12 500 км 2 (4830 квадратных миль), что делает его 16-м по величине озером по площади . При средней глубине 432 м (1417 футов), его предполагаемый объем составляет 5400 км 3 (1300 куб. Миль), что делает его 6-м по величине озером по объему .

Озеро хребтом разделено на две глубокие котловины . Глубина жидкой воды над хребтом составляет около 200 м (700 футов), по сравнению с примерно 400 м (1300 футов) в северном бассейне и 800 м (2600 футов) в южном.

Озеро названо в честь станции Востока, в свою очередь , назван в честь Востока (Восток), в шлюпе корабля, что означает «Восток» на русском языке . О существовании подледного озера в районе Востока впервые предположил российский географ Андрей Капица на основе сейсмических данных, проведенных во время советских антарктических экспедиций в 1959 и 1964 годах для измерения толщины ледникового покрова. Продолжение исследований российскими и британскими учеными привело к 1993 г. к окончательному подтверждению существования озера Дж. П. Ридли с помощью лазерной альтиметрии ERS-1 .

Вышележащий лед обеспечивает непрерывную палеоклиматическую запись 400 000 лет, хотя сама вода в озере могла быть изолированной в течение 15–25 миллионов лет. 5 февраля 2012 года группа российских ученых завершила создание самого длинного в истории ледяного керна в 3768 м (12 400 футов) и пробила ледяной щит до поверхности озера.

Первый керн свежезамороженного озерного льда был получен 10 января 2013 года на глубине 3 406 м (11 175 футов). Однако, как только лед был пробит, вода из нижележащего озера хлынула в скважину , смешивая ее с фреоном и керосином, используемыми для предотвращения замерзания скважины. В январе 2015 года была пробурена новая скважина и, как утверждается, был взят образец чистой воды. Российская группа планирует в конечном итоге спустить зонд в озеро, чтобы собрать образцы воды и отложений со дна. Предполагается, что необычные формы жизни могут быть найдены в жидком слое озера, ископаемом водном резервуаре. Потому что озеро Восток может содержать среду опечатан подо льдом в течение миллионов лет, условия могут походить на тех , покрытых льдом океанов гипотетически существует на Jupiter «s луны Европа , и Сатурн » s луна Энцелад .

Содержание

  • 1 открытие
  • 2 Геологическая история
  • 3 черты
  • 4 Исследования
    • 4.1 Результаты биологии
      • 4.1.1 Соединенное Королевство и США
      • 4.1.2 Россия и Франция
    • 4.2 Загрязнение буровыми растворами
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Открытие

Русский ученый Петр Кропоткин впервые предложил идею пресной воды под ледяными покровами Антарктики в конце XIX века. Он предположил, что огромное давление, оказываемое совокупной массой льда в тысячи вертикальных метров, может снизить температуру плавления в самых нижних частях ледяного покрова до точки, где лед станет жидкой водой . Теория Кропоткина была развита российским гляциологом И.А. Зотиковым, написавшим на эту тему в 1967 году кандидатскую диссертацию.

Русский географ Андрей Капица использовал сейсмические зондирования в районе станции Восток, сделанные во время Советской антарктической экспедиции в 1959 и 1964 годах, для измерения толщины ледяного покрова. Капица первым высказал предположение о существовании в регионе подледникового озера, и последующие исследования подтвердили его гипотезу.

Когда британские ученые в Антарктиде в начале 1970-х годов проводили воздушные радиолокационные исследования льда , они обнаружили необычные показания радара в этом месте, которые предполагали наличие жидкого пресноводного озера подо льдом. В 1991 году Джефф Ридли, специалист по дистанционному зондированию из Лаборатории космических исследований Малларда в Университетском колледже Лондона , направил спутник ERS-1, чтобы повернуть его высокочастотный массив к центру ледяной шапки Антарктики . Данные ERS-1 подтвердили результаты британских съемок 1973 года, но эти новые данные не публиковались в Journal of Glaciology до 1993 года. Космический радар показал, что этот подледниковый массив пресной воды является одним из крупнейших озер в мир и одно из 140 подледниковых озер Антарктиды. Российские и британские ученые очертили озеро, объединив различные данные, в том числе воздушные ледовые радиолокационные изображения и космическую радиолокационную альтиметрию, а открытие озера было опубликовано в научном журнале Nature 20 июня 1996 года. Было подтверждено, что озеро содержит большое количество жидкой воды под ледяной шапкой толщиной более 3 километров (1,9 мили). Озеро имеет как минимум 22 полости с жидкой водой , в среднем по 10 километров (6 миль) каждая.

Станция , после чего озеро называется поминает Восток (Восток), 900-тонный шлюп корабль плыл один из открывателей Антарктиды, русский исследователь адмирал Фабиан фон Беллинсгаузен . Поскольку слово Восток в переводе с русского означает «Восток», названия станции и озера также отражают тот факт, что они расположены в Восточной Антарктиде.

В 2005 году в центральной части озера был найден остров. Затем, в январе 2006 года, было опубликовано открытие двух близлежащих небольших озер под ледяной шапкой; им присвоены названия « 90 градусов востока» и « Советская» . Предполагается, что эти антарктические подледниковые озера могут быть связаны сетью подледниковых рек. Гляциологи Центра полярных наблюдений и моделирования предполагают, что многие подледниковые озера Антарктиды хотя бы временно связаны между собой. Из-за различного давления воды в отдельных озерах могут внезапно образоваться большие подземные реки, которые затем вытесняют большие количества воды через твердый лед.

Геологическая история

Африка отделилась от Антарктиды около 160 миллионов лет назад, а затем Индийский субконтинент в раннем меловом периоде (около 125 миллионов лет назад). Около 66 миллионов лет назад в Антарктиде (тогда она была связана с Австралией) все еще был климат от тропического до субтропического , с сумчатой фауной и обширными тропическими лесами с умеренным климатом .

Бассейн озера Восток представляет собой небольшой (50 км в ширину) тектонический объект в общей обстановке континентальной зоны столкновения шириной в несколько сотен километров между горным хребтом Гамбурцева , подледным горным хребтом и куполом C. область, край. Вода в озере находится на дне отложений толщиной 70 метров (230 футов), что дает возможность предположить, что они содержат уникальные записи о климате и жизни в Антарктиде до образования ледяной шапки.

Черты

По оценкам, вода в озере была закрыта толстым ледяным покровом около 15 миллионов лет назад. Первоначально считалось, что одна и та же вода составляла озеро с момента его образования, давая время пребывания в нем порядка одного миллиона лет. Позже исследование Робин Белл и Майкл Studinger из Ламонт-Доэрти Земли обсерватории из Колумбийского университета предположил , что вода в озере постоянно замораживании и уносят движения Антарктического ледникового покрова , а заменяется плавлении воды из других частей ледяного покрова в условиях высокого давления. Это привело к оценке, что весь объем озера заменяется каждые 13 300 лет — его эффективное среднее время пребывания.

Самая низкая естественная температура, когда-либо наблюдаемая на Земле, –89 ° C (–128 ° F ), была зафиксирована на станции Восток 21 июля 1983 года. Средняя температура воды, по расчетам, составляет около –3 ° C (27 ° F); он остается жидким при температуре ниже нормальной точки замерзания из-за высокого давления, создаваемого весом льда над ним. Геотермальное тепло из недр Земли может согреть дно озера, в то время как ледяной покров сам по себе изолирует озеро от низких температур на поверхности.

Читайте также:  Сочинение васюткино озеро 5 класс по плану какие выводы он сделал для себя

Озеро Восток представляет собой олиготрофную экстремальную среду, которая, как ожидается, будет перенасыщена азотом и кислородом, из расчета 2,5 литра (0,088 куб. Футов) азота и кислорода на 1 кг (2,2 фунта) воды, что в 50 раз больше, чем обычно. Встречается в обычных пресноводных озерах на поверхности Земли. Чистый вес и давление около 345 бар (5000 фунтов на квадратный дюйм ) континентальной ледяной шапки на вершине озера Восток, по оценкам, способствуют высокой концентрации газа.

Помимо растворения в воде, кислород и другие газы улавливаются структурой, называемой клатратом . В клатратных структурах газы заключены в ледяную клетку и выглядят как утрамбованный снег. Эти структуры образуются на глубинах озера Восток с высоким давлением и станут нестабильными, если их вынести на поверхность.

В апреле 2005 года немецкие, российские и японские исследователи обнаружили, что в озере есть приливы . В зависимости от положения Солнца и Луны поверхность озера поднимается примерно на 12 мм (0,47 дюйма). Озеро находится в полной темноте, под давлением 355 бар (5150 фунтов на квадратный дюйм) и, как ожидается, будет богато кислородом, поэтому есть предположение, что любые организмы, населяющие озеро, могли развиваться уникальным образом для этой среды. На восточном побережье озера есть магнитная аномалия в 1 микротесла, размер которой составляет 105 на 75 км (65 на 47 миль). Исследователи предполагают, что аномалия может быть вызвана истончением земной коры в этом месте.

Живые микроорганизмы Hydrogenophilus thermoluteolus были обнаружены в глубоких ледяных кернах озера Восток; они являются существующими видами, обитающими на поверхности. Это предполагает наличие глубокой биосферы, использующей геотермальную систему коренных пород, окружающих подледниковое озеро. Существует оптимизм в отношении того, что микробная жизнь в озере возможна, несмотря на высокое давление, постоянный холод, низкое поступление питательных веществ, потенциально высокую концентрацию кислорода и отсутствие солнечного света. Юпитер «ы луна Европа и Сатурн » ы луна Энцелад могут также питать озеро или океаны ниже толстой корки льда. Любое подтверждение наличия жизни на озере Восток может усилить перспективу наличия жизни на ледяных лунах.

Исследование

Исследователи, работающие на станции Восток, в 1998 году добыли один из самых длинных кернов льда в мире. Совместная группа из России, Франции и США пробурила и проанализировала керн длиной 3623 м (11 886 футов). Возраст образцов льда из кернов, пробуренных вблизи вершины озера, составляет 420 000 лет. Предполагается, что озеро было изолировано от поверхности с тех пор, как ледяной щит образовался 15 миллионов лет назад. Бурение керна было намеренно остановлено примерно на 100 м (300 футов) выше предполагаемой границы между ледниковым щитом и жидкими водами озера. Это было сделано для предотвращения загрязнения озера 60-тонной колонной фреона и керосина, используемой для предотвращения обрушения и замерзания скважины.

Из этого керна, а именно из льда, который, как считается, образовался из замерзшей воды озера на основании ледяного покрова, были обнаружены микробы-экстремофилы , что свидетельствует о том, что вода в озере поддерживает жизнь. Ученые предположили, что озеро могло обладать уникальной средой обитания для древних бактерий с изолированным микробным генофондом, в котором были обнаружены характеристики, появившиеся около 500 000 лет назад.

В январе 2011 года руководитель Российской антарктической экспедиции Валерий Лукин объявил, что его команде осталось пробурить только 50 м (200 футов) льда, чтобы добраться до воды. Затем исследователи перешли на новую головку термобура с «чистым» силиконовым маслом, чтобы просверлить оставшуюся часть пути. Они сказали, что вместо того, чтобы сверлить воду полностью, они остановятся прямо над ней, когда датчик термобура обнаружит свободную воду. В этот момент сверло должно было быть остановлено и извлечено из ствола скважины. Удаление сверла снизило бы давление под ним, втягивая воду в отверстие, чтобы оставить замерзнуть, создавая ледяную пробку на дне отверстия. Бурение было остановлено 5 февраля 2011 года на глубине 3720 м (12 200 футов), чтобы исследовательская группа смогла выбраться изо льда до начала антарктического зимнего сезона. Буровая бригада вылетела самолетом 6 февраля 2011 года.

По плану на следующее лето команда должна была снова провести бурение, чтобы взять образец льда и проанализировать его. Русские возобновили бурение в озере в январе 2012 года и достигли верхней поверхности воды 6 февраля 2012 года. Исследователи позволили бурлящей воде озера замерзнуть в скважине, а через несколько месяцев они собрали образцы ледяного керна этого новообразованного льда. и отправлен в Лабораторию гляциологии и геофизики окружающей среды в Гренобле, Франция, для анализа.

Результаты биологии

Соединенное Королевство и Соединенные Штаты

Ученые впервые сообщили о наличии микробов в образовавшемся льду в 1999 году. С тех пор другая группа под руководством Скотта О. Роджерса выявляла различные бактерии и грибки в образовавшемся льду (а не в подледниковом слое воды), собранных во время проектов бурения в США в 1990-е гг. По его словам, это свидетельствует о том, что озеро подо льдом не стерильно, а содержит уникальную экосистему. Затем Скотт Роджерс опубликовал в июле 2013 года, что его команда выполнила секвенирование нуклеиновых кислот ( ДНК и РНК ), и результаты позволили вывести метаболические пути, представленные в срастающемся льду и, соответственно, в озере. Команда обнаружила 3507 уникальных последовательностей генов, причем примерно 94% последовательностей были получены от бактерий, а 6% — от Эукарии . Таксономическая классификация (по родам и / или видам) или идентификация были возможны для 1623 последовательностей. В целом эти таксоны были похожи на ранее описанные организмы из озер, солоноватой воды, морской среды, почвы, ледников, льда, озерных отложений, глубоководных отложений, глубоководных термальных источников, животных и растений. Присутствовали последовательности от аэробных , анаэробных , психрофильных , термофильных , галофильных , алкалифильных , ацидофильных , устойчивых к высыханию, автотрофных и гетеротрофных организмов, в том числе несколько от многоклеточных эукариот.

В 2020 году Колби Гура и Скотт Роджерс расширили свое исследование аккреционного льда озера Восток, а также базального льда, впадающего в озеро. Они обнаружили, что базальный лед содержит почти полностью другое сообщество организмов по сравнению с теми, которые обнаружены в аккреционном льду озера, что указывает на то, что они обозначают две совершенно разные экосистемы. Сообщалось о дополнительных бактериях и эукариотах. Наибольшее разнообразие организмов во льду озера было достоверно связано (p 97% аналогична таковой у каменной трески, распространенной вдоль побережья Антарктиды. Это первое сообщение о виде рыб, возможно обитающих в озере Восток. Известно, что рыба вырабатывает антифризные белки.

Однако микробиолог Дэвид Пирс из Университета Нортумбрии в Ньюкасле, Великобритания, заявил, что ДНК может быть просто загрязнением в результате процесса бурения, а не представителем самого озера Восток. Старые ледяные керны были пробурены в 1990-х годах для поиска свидетельств прошлого климата, погребенного во льду, а не для жизни, поэтому буровое оборудование не было стерилизовано . Также Сергей Булат, эксперт по озеру Восток из Петербургского института ядерной физики в Гатчине, Россия, сомневается, что какие-либо из клеток или фрагментов ДНК в образцах могут принадлежать организмам, которые действительно могут существовать в озере. Он говорит, что очень вероятно, что образцы сильно загрязнены тканями и микробами из внешнего мира.

Возможность заражения была опровергнута Скоттом Роджерсом, потому что меры контроля были строгими, а комбинации организмов, обнаруженные в каждом из образцов льда, соответствовали организмам, живущим в холодном озере и льду (включая последовательность из антарктической трески) , и были несовместимы с загрязнением, внесенным во время отбора проб или лабораторных процедур. Кроме того, все лабораторные процедуры выполнялись параллельно с образцами льда из озера Эри, и два полученных набора данных были полностью разными. Образец озера Эри продемонстрировал множество признаков проживания людей, в то время как образцы льда озера Восток не показали никаких признаков проживания людей. Образец из озера Эри также имел почти совершенно другой профиль бактериального и эукариотического типов.

Россия и Франция

Российские и французские ученые проводят молекулярные исследования ДНК воды из озера Восток, которая была заморожена в скважине, создавая многочисленные библиотеки ДНК , которые представляют собой коллекции фрагментов ДНК, которые позволяют ученым определить, к каким видам бактерий могут принадлежать. Пробы, взятые из озера на данный момент, содержат примерно одну часть керосина на 1000 воды, и они загрязнены бактериями, ранее присутствовавшими в буровом долоте и керосиновом буровом растворе. На данный момент ученым удалось идентифицировать 255 видов загрязнителей, но они также обнаружили неизвестную бактерию, когда они первоначально пробурили воду до поверхности озера в 2012 году, не имея совпадений в каких-либо международных базах данных, и они надеются, что это может быть уникальный обитатель. озера Восток. Однако Владимир Королев, заведующий лабораторией этого же учреждения, сказал, что бактерии в принципе могут быть загрязнителем, использующим керосин — антифриз, используемый во время бурения — в качестве источника энергии.

Критики из научного сообщества заявляют, что невозможно получить ценную информацию, пока они не проведут испытания чистых образцов озерной воды, незагрязненных буровым раствором. Несмотря на проблемы загрязнения, в мае 2013 года буровая установка на российской антарктической станции Восток была объявлена ​​историческим памятником как «результат признания международным научным сообществом достижений российских исследований Антарктиды и уникальных работ. об открытии подледного озера Восток российскими учеными 5 февраля 2012 г. »

В январе 2015 года российская пресса сообщила, что российские ученые проделали новую «чистую» скважину в озере Восток с помощью специального 50-килограммового зонда, который собрал около 1 литра воды, не загрязненной антифризом. Прогнозировалось, что вода поднимется на 30–40 м в нижней части скважины, но на самом деле вода поднималась из озера на высоту более 500 м. В октябре того же года работы были приостановлены на то южное лето из-за недостаточного финансирования со стороны федерального правительства России.

Загрязнение буровыми растворами

Против проекта бурения выступили некоторые экологические группы и ученые, которые утверждали, что бурение с использованием горячей воды будет иметь более ограниченное воздействие на окружающую среду . Основная проблема заключается в том, что озеро может быть заражено антифризом, который русские использовали для предотвращения повторного замерзания скважины. Ученые Национального исследовательского совета США заняли позицию, согласно которой следует исходить из того, что в озере Восток существует микробная жизнь и что после такой длительной изоляции любые формы жизни в озере требуют строгой защиты от загрязнения.

Читайте также:  Озеро виктория сообщение 5 класс

Первоначальная технология бурения, применявшаяся русскими, включала использование фреона и керосина для смазки скважины и предотвращения ее обрушения и замерзания; 60 коротких тонн (54 тонны ) этих химикатов было использовано на льду над озером Восток. Другим странам, особенно Соединенным Штатам и Великобритании, не удалось убедить россиян не прокалывать озеро до тех пор, пока не станут доступны более чистые технологии, такие как бурение с горячей водой. Хотя русские утверждают, что улучшили свои операции, они продолжают использовать ту же скважину, которая уже была загрязнена керосином. По словам руководителя российских антарктических экспедиций Валерия Лукина, исследователи Петербургского института ядерной физики разработали новое оборудование , которое обеспечит незагрязнение озера в случае вторжения. Лукин неоднократно заверял другие страны, подписавшие Систему Договора об Антарктике, что бурение не повлияет на озеро, утверждая, что при прорыве вода устремится вверх по скважине, замерзнет и закроет другие жидкости.

Некоторые группы защитников окружающей среды по-прежнему не убеждены в этих аргументах. Антарктики и Южного океана коалиция утверждает , что этот способ бурения является глубоко ошибочным шагом , который ставит под угрозу озеро Восток и другие подледниковых озера в Антарктиде (которые некоторые ученые убеждены в том, являются взаимосвязанными с озера Восток). Коалиция заявила, что «было бы гораздо предпочтительнее объединиться с другими странами, чтобы проникнуть в меньшее и более изолированное озеро, прежде чем повторно изучать, является ли проникновение в озеро Восток экологически безопасным. Если мы будем мудры, озеру будет позволено раскрыть свои секреты со временем ».

Лукин утверждает, что бурение с горячей водой гораздо более опасно для микробиотической фауны, так как оно приведет к кипению живых существ и нарушит всю структуру водных слоев озера. Кроме того, бурение с горячей водой потребовало бы больше энергии, чем российская экспедиция могла бы получить в своем отдаленном лагере. Однако образцы воды, полученные российской группой, были сильно загрязнены буровым раствором, поэтому в мае 2017 года они сообщили, что в настоящее время невозможно получить надежные данные о реальном химическом и биологическом составе воды в озере.

Смотрите также

  • изображениеПортал озер
  • значокГеографический портал

Источник



Подземное озеро Восток в Антарктиде

Антарктида скрывает в себе множество загадок, как спрятанных под громадной толщей льда, так и на поверхности. Ученые всего мира проводят там исследования. которые, возможно могут переломить ход нашей истории. Причем, еще Адольф Гитлер проявлял небывалый интерес к этому континенту. Здесь вы узнаете про крупнейшее подземное озеро Антарктиды – озеро Восток, ведь именно до его поверхности 5 февраля 2012 года добрались российские ученые, пробурив более 3769 метров льда, за более чем четверть века. Что же ждет нас в глубинах этого «законсервированного» на 14 млн. лет озера?

Озеро Восток в Антарктиде

Длина озера – 250 км, ширина – 50 км, максимальная глубина – более 1000 метров, лишь немногим уступая Танганьике и Байкалу. Как высказался начальник Российской антарктической экспедиции Валерий Лукин, таким образом «была открыта «форточка» в неизвестный мир подледникового озера Восток». Исследователь сравнил это событие с первым полётом человека в космос.

Под ледовым панцирем Антарктиды скрыты десятки водоёмов, но озеро Восток в Антарктиде — наибольшее из них. Оно имеет 250 км в длину и 50 км в ширину, максимальная глубина превышает 1000 метров. Наличие этого озера было предвидено теоретически в ­50-е годы прошлого века, а официальное доказательство гипотеза получила в 1996 году, хотя глубочайшее бурение в этом районе инициировали ещё в конце 80-х. Работы осложнялись претензиями со стороны мирового научного общества: высказывались опасения, что чистота водоёма будет нарушена, туда могут быть занесены чуждые ему мельчайшие организмы или даже керосиново-фреоновая смесь, которая употребляется при бурении. Пришлось усовершен­ствовать технологию.

«Мы создали уникальный метод, ранее нигде не применявшийся, — рассказывает Валерий Лукин. — Как только бур достиг воды, он мгновенно ушёл наверх. Так как давление в озере достигает 375 атмосфер, вода сразу вознеслась в скважине на 40 метров».

Кстати, выдвигалась версия, что ненормально высокое давление разорвёт скважину и поток воды снесёт полярную станцию «Восток». Технология дала возможность избежать такого сценария. Теперь эксперты извлекут замёрзшую озёрную воду и изучат её состав. А в следующем сезоне приступят к изучению самого озера. Для этого уже изобретена специальная аппаратура. «Созданы приборы, которые смогут проникнуть в глубины водоёма и даже на дно, — утверждает Лукин. — Мы получим неповторимую информацию о его природной среде. Это несомненно поможет нам больше узнать о климате прошлого».

Озеро Восток: ящик Пандоры или нет?

В течении буровых работ уже отыскалось кое-что интересное. В скважине обнаружены бактерии-термофилы, способные жить при температуре свыше +60°С. Подобные микроорганизмы встречаются на дне океанов вокруг гидротермических источников — так именуемых «чёрных курильщиков». Эта форма жизни может существовать без кислорода и в совершенной темноте. Организмам (порой достаточно необычным) для получения нужных веществ довольно сероводорода — газа с запахом тухлых яиц, способного разъедать металлы. Кстати, недавно международная группа учёных нашла в прилегающей к Антарктиде части Атлантического океана некоторые виды ракообразных, моллюсков, червей и даже десятиногого краба — вся эта живность отлично чувствует себя при температуре в сотню градусов!

Учёные делают вывод: скорее всего, на дне озера Восток существует своя геотермальная активность и там живут необыкновенные виды животных. Правда, основная часть специалистов в оценках сдержанна, полагая, что подлёдная фауна ограничена лишь бактериями, а микробиолог Сергей Булат уже придумал им название — оксигенофилы. «В переводе с латыни это означает «любящие кислород», — поясняет он. — Дело в том, что вода озера Восток должна быть перенасыщена этим газом. Если бактерии будут отысканы, это станет базовым открытием в области развития жизни».

Но не произойдет ли так, что подлёдное озеро Восток выступит в роли ящика Пандоры и оттуда вылезет нечисть, которая покончит с этой самой эволюцией в обычном для нас понимании? И в итоге человечество окажется вытеснено с лица Земли какими-нибудь десятиногими крабами-мутантами? Полярник Михаил Воронцов, зимовавший на станции «Восток» в 2005 г., такой возможности не исключает: «Там могут существовать вирусы, которые миллионы лет находились под замком. Возможно, эти микроорганизмы были принесены на планету из космоса и теперь законсервированы под покровом льда в 4 км. И тогда американский фильм ужасов «Нечто», где полярники сталкиваются с внеземной тварью, всех убивающей, покажется нам дет­ской сказкой». Под стать озеру и другие загадки Антарктиды – ледяной палец смерти и кровавый водопад.

А криптозоолог Александр Фомин считает, что в озере могут обитать не только микроорганизмы, но и более сложная форма жизни. Возможно, даже разумная: «Предполагать можно всё что угодно, самые дивные сценарии. Существует гипотеза, что у фашистской Германии была секретная база в Антарктиде. Якобы нацисты намеревались там укрыться в конце войны. Некоторые ученые уверены, что база располагалась как раз на берегах подлёдного озера Восток. Третий рейх был известен своими экспериментами на живых существах. Почему бы не предположить, что некий неизвестный науке вид был выведен эсэсовскими учёными и приспособился к жизни в этих условиях?»

Кстати, Михаил Воронцов вспоминает, как во время его присутствия на «Востоке» личный состав станции в течение двух недель замечал странные огни. Судя по компасу, они горели прямо там, где была гипотетическая база нацистов. Каждый день огни смещались в сторону, пока не исчезли совсем. Примечательно, что ни одной научной экспедиции в том направлении в это время не было. Никакого осмысленного объяснения этому явлению полярники не нашли. И утвердились во мнении: от ледяного континента можно ждать любых сюрпризов.

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.

Читайте также:  Теберда озеро каракель в теберде

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.

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