Rosja praktycznie zamroziła nowe wiercenia subglacjalnego antarktycznego jeziora Wostok i to właśnie w momencie, gdy było najbliżej odkrycia lokalnego życia.
Wszyscy wiemy, że po wierceniu w głębi jeziora Wostok na Antarktydzie znaleźliśmy ślady niezwykle niezwykłej bakterii. Zagraniczni naukowcy uważają, że w jeziorze jest wiele egzotycznych organizmów wielokomórkowych. Ich domowi koledzy odrzucają ten punkt widzenia, ale uważają też, że kontynuacja jego badań przyniosłaby wiele nowych rzeczy - i pozwoliłaby zrozumieć, jak mogłoby wyglądać życie w innych światach Układu Słonecznego. Nie nastąpi to w najbliższej przyszłości: główna praca w „Wostoku” została niestety wstrzymana. Jeśli ktoś dokona takich odkryć w jeziorze, to może to być zasługa zagranicznych badaczy - i nastąpi to bardzo szybko.
Jezioro Wostok to duży zbiornik o powierzchni 6000 kilometrów sześciennych, który jest wielokrotnie większy niż w Ładodze. Poza tym wschód jest subglacjalny, na głębokości prawie czterech kilometrów, dlatego ciśnienie tam dochodzi do 400 atmosfer, a tlen i azot nie mają dokąd pójść bez kontaktu z atmosferą. Nasycone nimi wody jeziora to wyjątkowe środowisko, które powinno być najbardziej niekorzystnym zbiornikiem dla życia na Ziemi. Ale mimo to wciąż jest tam życie - przynajmniej tak uważa wielu rosyjskich i amerykańskich naukowców, którzy badali wyniki jego wiercenia. Chociaż szacunki naukowców z tych dwóch krajów dotyczące zamieszkiwalności radykalnie się różnią, wszyscy uważają, że znaleźli ślady lokalnego życia.
W kwietniu 2017 roku odbyła się premiera filmu Jezioro Wostok. Ridge of Madness”, w której opisano bardzo trudne warunki, w jakich rosyjscy polarnicy i naukowcy osiągnęli bardzo znaczące rezultaty w poszukiwaniu życia pod kilkoma kilometrami lodu Antarktydy. Film wciąż zbiera międzynarodowe nagrody, ale historia jest z nim związana i ważniejsza niż jakiekolwiek nagrody. Porusza temat faktycznego wstrzymania głębokich wierceń czystych na jeziorze Wostok przez siły stacji polarnej o tej samej nazwie. Brak funduszy uniemożliwił podjęcie tam wielkich kroków od 2015 roku. A teraz na stacji kilka razy mniej ludzi niż u szczytu pracy. Z tego powodu praktycznie nie ma nadziei na wielkie odkrycie lokalnego życia pod lodem. Czas przyjrzeć się historii wierceń, aby to zrozumiećco tam zostało osiągnięte, a co - dzięki obecnemu „zamrożeniu” pracy - nie zostanie osiągnięte.
Dostać się do małych zielonych ludzików?
Istnieją dwa punkty widzenia na temat tego, kto dokładnie mieszka pod lodem między stacją Vostok a jeziorem o tej samej nazwie. Jeden z nich jest Amerykaninem, a drugi Rosjaninem. Pierwsza opiera się na wynikach płytszych wierceń, które Stany Zjednoczone przeprowadziły na tym obszarze w latach 90. Potem udało im się wydobyć tylko lód nad jeziorem - ten, który powstał z jego wód, stopniowo podnosząc się i zamarzając. Po przeanalizowaniu jego próbek, metagenomiczna metoda Scotta Rogersa znalazła tam sekwencje genów 1623 gatunków! Spośród nich sześć procent należało do dość złożonych stworzeń - eukariontów, stworzeń z oddzielnym jądrem otoczonym murem. Najmniej oczekiwano, że coś tak złożonego będzie widoczne na głębokości kilku kilometrów.
Co więcej, jeden z rodzajów bakterii, prawdopodobnie znalezionych w ten sposób, żyje tylko w jelitach ryb - po prostu nie występuje oddzielnie od nich. Stwierdzono również sekwencje genów typowe dla wrotków i mięczaków. Na tej podstawie amerykańska grupa doszła do wniosku, że wśród mieszkańców jeziora Wostok mogą występować niezwykle złożone stworzenia, nawet ryby i skorupiaki. Według jednej z hipotez jezioro w postaci otwartego zbiornika istnieje od kilkudziesięciu milionów lat, a tylko ostatnie 14-15 milionów jest zakryte lodem.
Film promocyjny:
Science Photo Library / EAST NEWS
Oznacza to, według teorii naukowców, że lokalne ryby i skorupiaki miały dużo czasu na stopniowe przystosowanie się do warunków podlodowych. Co więcej, jeśli tam są, mogą uczynić ekstremalne warunki Wschodu mniej ekstremalnymi. Organizmy oddychające tlenem mogą zużywać nadmiar tlenu dostający się do jeziora wraz z lodem. Wtedy w głębinach jeziora może nie być nadmiaru tego gazu - silnego utleniacza, obok którego życie nie jest łatwe.
Rosyjscy naukowcy pod kierownictwem Siergieja Bulata zareagowali na to odkrycie niezwykle chłodno. Dość słusznie wskazali, że wiercenia wykonano przy użyciu płynów technicznych zanieczyszczonych pospolitą ziemią i innymi bakteriami. Odróżnienie zanieczyszczeń zewnętrznych od „lokalnych mieszkańców” jest praktycznie niemożliwe bez zastosowania „czystego wiercenia”. Krajowi badacze uważają, że w takich warunkach można mówić o prawdziwym życiu „Wschodu” tylko wtedy, gdy znajdzie się sekwencje genetyczne zupełnie niepodobne do niczego.
A specjalistom z Instytutu Fizyki Jądrowej Rosyjskiej Akademii Nauk w Petersburgu udało się znaleźć tam bakteryjne DNA, które nie pokrywało się z żadnym ze znanych gatunków. Jest im tak obcy, że nie można go było nawet umieścić w jakiejś grupie bakterii. 14 procent jej genów nie występuje u żadnego innego znanego gatunku. Jak powiedział wówczas Siergiej Bulat, to DNA jest tak niepodobne do niczego innego, że „gdyby zostało znalezione na Marsie, z pewnością zadeklarowaliby, że jest to życie z Marsa. Chociaż to ziemskie DNA."
Science Photo Library / EAST NEWS
Są to jednak bakterie, proste, jednokomórkowe, bez „dzwonków i gwizdków” i niepotrzebnej złożoności. W próbkach lodu nie znaleziono jeszcze genów czegoś nieoczekiwanego i jeszcze bardziej złożonego, ale jednocześnie różniącego się od gatunków lądowych. Tak więc eukarionty, a nawet wielokomórkowe, takie jak ryby, zdaniem naszych naukowców, są tam nadal usuwane. To może nie być złe. Ryby, które żyją bez światła i dostarczania składników odżywczych z góry, powinny być tak obce wszystkiemu, co wiemy, że w rzeczywistości nie różniłyby się zbytnio od jakichkolwiek „zielonych ludzi” z opowieści twórczych ufologów.
Nie takie proste
Kwestia, czy na Wschodzie istnieją organizmy wielokomórkowe, wcale nie jest tutaj zamknięta. Niedawno naukowcy odkryli, że organizmy wielokomórkowe - w szczególności grzyby - mogą w tajemniczy sposób przetrwać głęboko pod dnem morskim. Ciśnienie jest tam jeszcze wyższe niż w jeziorze subglacjalnym. Wygląda na to, że grzyby w jakiś sposób współżyją z bakteriami chemoautotroficznymi, które w wyniku utleniania pobierają energię z materii nieorganicznej. Paliwem do tak głębokiego życia są niewystarczająco utlenione związki żelaza, na przykład w składzie oliwinu. Bakterie „spalają” go tlenem i pobierają wodę.
A pod koniec kwietnia 2017 roku okazało się, że wielokomórkowe grzyby opisanego typu mogą istnieć pod dnem morskim przez 2,4 miliarda lat. Co więcej, powstały jeszcze przed nasyceniem atmosfery tlenem. Oznacza to, że w przeciwieństwie do wcześniejszych poglądów wielokomórkowe i złożone życie nie potrzebuje atmosfery tlenowej ani sprzyjających warunków na powierzchni planety. Gdyby to było miliardy lat temu, być może nawet dzisiaj w jeziorze subglacjalnym są organizmy bardziej złożone niż bakterie - i znacznie więcej.
Załóżmy na chwilę, że mogło tak być. W takim razie znaczenie ich odkrycia wykracza daleko poza granice naszej wiedzy o życiu ziemskim. Faktem jest, że trzewia Marsa, Tytana, Enceladusa, Europy, Ceres i wielu innych ciał układu również mają czapę lodową z góry, wodę z dołu i wysokie ciśnienie. Są tak podobne do warunków Wschodu, że wniosek nasuwa się sam: jeśli pod lodem Antarktydy znajduje się złożone życie, to trudno jest wykluczyć jego obecność w innych światach Układu Słonecznego.
Za zimno lub za gorąco na trudne życie?
Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że głównym problemem życia podlodowego Antarktydy jest zimno. W rzeczywistości może to wcale nie być. Tak, górne warstwy jeziora są schładzane do minus trzech stopni Celsjusza. Gdyby nie było ciśnienia powyżej 350 atmosfer, na ich miejscu byłby lód, tylko on nie pozwala zamarznąć tak zimnej wodzie. A jednak najprawdopodobniej niższe warstwy jeziora są znacznie bardziej ekstremalne pod względem temperatur.
Hydrogenophilus thermoluteolus, termofilna bakteria, została znaleziona w lodzie sto lub dwa metry nad jeziorem. Chociaż występuje tam dość często „z wyglądu” (geny są podobne do innych znanych próbek), bardzo trudno jest przypisać to zanieczyszczeniom zewnętrznym. I to nie tylko dlatego, że bakteria ciepłolubna na Antarktydzie byłaby raczej dziwnym zanieczyszczeniem. Co ważniejsze, przed lodem na wschodzie można go było znaleźć tylko w gorących źródłach. Na powierzchni nie ma wiele do roboty - żyje poprzez utlenianie wodoru, który gromadzi się w miejscu kontaktu gorącej wody ze skałami.
Taki „zanieczyszczenie” prawie na pewno nie przedostał się do nafty czy freonu używanego do wierceń z Rosji czy innych części świata. Produkcja takich substancji nigdzie nie odbywa się w gorących źródłach. Na tej podstawie rosyjscy i francuscy naukowcy sugerują, że na dnie subglacjalnego jeziora kryją się te same źródła, przez które oprócz gorącej wody przepływa wodór, będący podstawą życia chemoautotroficznego.
Ogólnie rzecz biorąc, Hydrogenophilus thermoluteolus nie jest największym ekstremum wśród tych, którzy mieszkają w pobliżu gorącej wody. Ludzie tacy jak ona żyją i rozwijają się w temperaturze 40-60 stopni Celsjusza. Najtrudniejsze z nich to prostsze, jednokomórkowe archeony, które mogą tolerować do 122 stopni Celsjusza. Jednak do tej pory nie znaleziono śladów archeonów w lodzie nad jeziorem ani w próbkach z niego. Więc jeśli na samym dnie jest gorąco, to nie za bardzo, nie powyżej punktu wrzenia, w którym bakterie giną.
Sztuka zatrzymania się o krok przed metą
Kilka lat temu głębokie wiercenia w wodach jeziora zaczęły zwalniać. Aby dostać się na tę głębokość, wiertło nie jest odpowiednie: topiąca się woda z lodu szybko zamarza. Zastępuje go niezamarzająca nafta lub freon. Ale jeśli takie płyny - może być w nich dużo bakterii - dostaną się do wód jeziora, bardzo trudno będzie zrozumieć, który z tych znalezionych podczas wiercenia jest tubylcem, a kto kosmitą. Rosyjscy badacze już dawno doszli do wniosku, że na ostatnich kilkudziesięciu metrach lodu, a tym bardziej w samym jeziorze, potrzebne są zasadniczo różne technologie, które wykluczają kontakt wody jeziora z płynami zewnętrznymi.
Niestety, oznacza to, że potrzebny jest nowy sprzęt wiertniczy. A jego stworzenie - w przeciwieństwie do wyzysku poprzedniego - wymaga pieniędzy, choć bynajmniej nie na kosmiczną skalę. Więc gdzieś w 2015 roku dalszy postęp prac został poważnie spowolniony. „Nudna” część załogi stacji to obecnie zaledwie kilka osób, a kiedyś do realizacji tego zadania doprowadzono jej kilkadziesiąt osób.
To, co się stało, jest najprawdopodobniej tak, jakby po październiku 1957 roku Chruszczow nagle powiedział, że wystrzelenie satelitów jest drogie i nie zapewnia finansowania wszystkich innych lotów kosmicznych. Rosyjscy naukowcy znaleźli najlepszego kandydata do niezwykłego życia dla jeziora subglacjalnego leżącego na głębokości kilku kilometrów. To jezioro, jak wielu uważa, jest połączone podpowierzchniowymi kanałami z innymi lokalnymi jeziorami - a na Antarktydzie jest ich dziesiątki, Wostok jest po prostu największym. I nagle, zamiast kontynuować pracę, znajdować nowe bakterie, a nawet organizmy wielokomórkowe, nagle sami porzucamy walkę.
Logika stojąca za tą decyzją jest zrozumiała. Chruszczow nie mógł powiedzieć „baw się i to wystarczy” - straciłby twarz z powodu presji konkurencyjnej ze strony Stanów Zjednoczonych. W. Brown był tam ze swoimi snami o księżycu, a odmowa lotu postawiłaby ZSRR w niewygodnej sytuacji. Niestety, wrogo nastawieni Amerykanie nie spieszą się z rywalizacją z nami w kierunku odkrywania najbardziej egzotycznego życia na Ziemi. W tym celu Stany po prostu nie mają stacji polarnej tuż nad jeziorem. W rezultacie sytuacja może się na długo zatrzymać w naszych własnych wysiłkach w tym kierunku.
Jednak NASA myśli tylko o metodach wiercenia lodu kilometrowego w Europie. Być może pomyślą o przetestowaniu mobilnego kompleksu wiertniczego na tym samym Wschodzie. Wtedy może się okazać, że priorytetem w odkryciu najbardziej ekstremalnego życia pod lodem będzie ktoś inny.
Alexander Berezin
