Поиск жизни подо льдами Антарктиды
 Расположение упомянутых в статье подледниковых озер Антарктиды, а также данные по озеру Элсуорт. (Изображение Nature) (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Расположенный в крутом фьорде под тремя километрами антарктического льда затерянный мир озера Элсуорт преследует мечты Мартина Сигерта [Martin Siegert, Бристольский университет] с тех пор, как дюжину лет назад он подключился к подледниковому исследованию. Наконец пришло время ему исследовать эти таинственные воды.
На этой неделе гляциолог Сигерт пакует свои чемоданы в дальний путь на край мира. Как только он достигнет Исследовательской станции Ротера Британской антарктической службы, расположенной на острове у Антарктического полуострова, он и его научная команда полетит вглубь Антарктиды, приблизительно на 1000 километров западнее побережья. 5 декабря начнется настоящая работа – бурение скважины к древнему озеру. В его мрачных водах ученые рассчитывают найти формы жизни, которые не видели дневного света в течение миллионов лет. В донных отложениях озера команда будет искать записи плохо понимаемой истории Западного антарктического ледяного щита, потенциально открывая, как огромный ледник увеличивался и уменьшался с течением времени.
Взволнован ли Сигерт? “Это истинная вершина научных исследований, которыми я занимался с начала тысячелетия. Теперь подумайте, взволнован ли я?", – отвечает он.
Около 380 подледниковых озер были открыты и картографированы в Антарктиде, они были исследованы дистанционно с помощью ледового радиолокатора, гравиметрических измерений и сейсмических исследований. Эти древние озера обязаны своим существованием геотермальному теплу, что снизу плавит антарктический лед. Сила тяжести и давление льда заставляют талые воды течь и собираться во впадинах и долинах континента подо льдом.
Если все пойдет по плану, Элсуорт станет вторым подобным озером, которого достигли исследователи. В феврале 2012 года российская команда проникла в крупнейшее и самое глубокое подледниковое озеро – озеро Восток, завершив запущенный более 20 лет назад проект. Скоро начнутся работы по третьему аналогичному проекту, на этой неделе буровая команда США вылетит на станцию Мак-Мердо. В январе исследователи начнут движение к своей цели – подледниковому озеру Уильянс, расположенному рядом с краем шельфового ледника Росса.
Для многих самым захватывающим аспектом этих исследований является поиск экзотичной микробной жизни, которая могла развиваться в этих озерах или под ними. В других местах планеты ученые уже обнаружили группу бактерий, которые извлекают необходимую им энергию из горных пород и минералов, многие полагают, что обитающие в скрытых озерах Антарктиды микробы могут делать что-то подобное.
“Жизнь существует в экстремальных экосистемах – от глубин литосферы до верхних слоев атмосферы", – отмечает микробиолог Дэвид Пирс [David Pearce], присоединившийся к британской экспедиции. “Я буду невероятно удивлен, если мы доберемся туда и не найдем вообще организмов".
Команда, исследующая озеро Восток, обнаружила свидетельства того, что теплолюбивые бактерии могут жить в окружающей это озеро подстилающей породе. На это указывает ДНК из отложений, заключенных в аккреционный лед – озерную воду, замерзшую на нижней части закупорившего озеро ледника.
Однако верхние слои самого озера представляются безжизненными, об этом сообщил микробиолог Сергей Булат [Петербургский институт ядерной физики] на проходившем в прошлом месяце в Стокгольме 12-ом Европейском семинаре по астробиологии [12th European Workshop on Astrobiology]. Собственных микробов в предварительном анализе озерной воды, замершей на российском буровом снаряде, не выявлено, но команда вернется на место бурения в этом сезоне, чтобы собрать больше образцов.
Озеро Элсуорт может оказаться лучшим вариантом для микробиологов в их поисках, потому что оно имеет меньше скрытых мест. Примерно 12 километров в длину, 3 километра в ширину и глубиной около 150 метров озеро Элсуорт – это всего лишь лужа в сравнении с огромным озером Восток. Имея около 250 километров в длину и 50 километров в ширину, озеро Восток входит в число крупнейших в мире пресноводных водоемов. Озеро Элсуорт аккуратно расположилось в подледниковой долине близ континентального водораздела, где лежащий сверху лед двигается медленнее всего. Лед в месте бурения имеет температуру около -30°C, что в два раза “теплее", чем в районе расположения станции Восток, а его толщина почти на километр меньше. Все это делает озеро Элсуорт более доступным и типовым, чем Восток, отмечает Сигерт.
Даже если озера Элсуорт и Уильянс окажутся стерильными, это исследование может дать информацию о факторах, сдерживающих жизнь на Земле и в других местах Солнечной системы. По заявлению Сигерта, если озера лишены жизни, это стало бы “феноменальным результатом", потому что они предлагают все, в чем нуждаются бактерии, в том числе жидкую воду и питательные вещества, а температура воды в озерах лишь на несколько градусов ниже нуля.
Британская команда рассчитывает достичь озера Элсуорт в течение одной трехдневной сессии, используя бур, который расплавит лед водяной струей высокого давления с температурой воды 90°C. После того, как скважина будет закончена, у команды будет около 24 часов, чтобы развернуть зонд для сбора проб воды и устройство для взятия и подъема на поверхность керна осадочных пород со дна озера перед тем, как отверстие снова заледенеет.
Оборудование, тщательно подобранное для уверенности, что оно не загрязнит озеро микробами с поверхности, было одобрено в прошлом году участниками договора по Антарктиде. По оценкам Сигерта, бурение использует около 60.000 литров воды, произведенной плавлением снега на месте. Эта вода пройдет через пятиступенчатую систему фильтрации, а после этого будет подвергнута воздействию ультрафиолетового излучения для стерилизации. “Вода, которую мы будем использовать, чтобы проплавить скважину в озеро, чище, чем лед, который естественным образом тает в озеро", – отметил Сигерт. Длиной в 5 метров цилиндрический титановый зонд, который отправится вниз по скважине на конце троса, беря в озере образцы с различных глубин, был собран в “чистой комнате" в Саутгемптоне [Великобритания] и будет извлечен из своего стерилизованного кейса лишь один раз, чтобы быть помещенным в чистую скважину.
Главная задача, по словам Сигерта, будет состоять в том, чтобы завершить все операции по сбору образцов в течение очень короткого временного окна. Если дела пойдут плохо, команда имеет достаточно топлива, чтобы заново открыть скважину, закачав больше горячей воды. Если зонд будет потерян или застрянет, исследователи смогут пробурить вторую скважину и развернуть второй набор инструментов для сбора образцов. Естественно, они могут сделать это в любом случае, чтобы иметь дополнительные набор образцов, потенциально увеличивая вес научных результатов, отмечает Сигерт.
Если в озере Элсуорт есть жизнь, она может быть обнаружена уже к концу этого года. Однако, по мнению гляциолога Джона Приску [John Priscu, Университет штата Монтана], осуществляющего надзор за вторжением в озеро Уильянс, исследование скрытых озер Антарктиды только началось. Он говорит, что необходимы данные с более чем трех озер прежде, чем ученые смогут рассчитывать, например, на понимание того, как скрытые озера и реки взаимодействуют с вышележащим ледниковым щитом, смазывая его движение. Изучение большего числа озер может также определить, влияют ли их минеральные стоки на химическую и биологическую продуктивность Южного океана.
“Мы прошли длинный путь с тех недавних пор, когда люди считали, что Антарктида – это лишь благородная ледяная глыба", – говорит Приску. “Я рад видеть связанное с нашей областью волнение. Но я боюсь, что мы по-прежнему знаем о подледниковой среде Антарктиды меньше, чем мы знаем о некоторых областях Марса".
Анимация работы устройства для взятия и подъема на поверхность керна осадочных пород со дна озера
Также по теме:
- Большая оттепель? Спутник НАСА обнаружил неожиданное таяние льда на востоке Антарктиды
- Потепление в Антарктиде превосходит ожидания ученых
Источники: