Jezioro Wostok, położone w bezpośrednim sąsiedztwie południowego bieguna geomagnetycznego Ziemi, jest prawdopodobnie jedną z ostatnich poważnych tajemnic naszego świata. Woda w jeziorze wzięta w niewoli lodowej przez 20 do 14 milionów lat! zapisał informacyjną „migawkę” prehistorycznego stanu planety Ziemia. A to oznacza, że ludzie mają okazję zajrzeć w tak odległą przeszłość, o której nie odważyli się marzyć. Na przykład na podstawie stanu wody będzie można ocenić skład starożytnej atmosfery, procesy wulkaniczne, które wstrząsnęły planetą na początku czwartorzędu. A nawet o najstarszych formach życia.
Do tej pory 45 stanów ma swoje stacje na Antarktydzie i prowadzi aktywną pracę naukową. A Rosjanie mają palmę pierwszeństwa w odkryciu subglacjalnego „reliktu”, mianowicie nawigatora flagowego oddziału lotniczego 4. radzieckiej Ekspedycji Antarktycznej R. V. Robinsona. On, podobnie jak inni piloci, którzy później przylecieli ze stacji Mirny do rejonu stacji Wostok, widział bardzo duże obszary powierzchni, które znacznie różniły się od reszty i były umownie nazywane „jeziorami”.
Spotykali się zawsze w tych samych miejscach, więc używano ich nawet do nawigacji. Ale wtedy nikt nie traktował tego poważnie. Ten sam los czekał hipotezę słynnego glacjologa I. A. Zotnikova (obecnie członka korespondenta Rosyjskiej Akademii Nauk, doktora nauk geograficznych), który zasugerował możliwość stopienia się grubości lodowca antarktycznego podczas jego ruchu.
Wydawałoby się, o jakim jeziorze możemy mówić, gdy średnia temperatura na Antarktydzie osiąga -57 ° C. Woda bez wątpienia zamarza w tej temperaturze. Jednak faktem jest, że jezioro nie znajduje się na powierzchni, ale pod 4-kilometrową warstwą lodu. Prawdę mówiąc, nawet wtedy, gdy piloci odkryli te płaskie równiny, nazwali je jeziorami z powodu powierzchni przypominającej jezioro z wysokości. Tak się złożyło, że to nad takim jeziorem, nie wiedząc o tym, w 1957 roku uczestnicy sowieckiej wyprawy polarnej założyli stację Wostok (tę samą nazwę nadano jezioru w 1993 roku).
Nawet A. Kapitsa, wówczas początkujący geograf, a później akademik, po otrzymaniu niestandardowego sygnału odbitego podczas sondowania sejsmicznego w 1959 i 1964 roku, nie odważył się zgadnąć. Sygnał dał dwa szczyty odbicia zamiast jednego - na 3730 i 4130 m. Z tego okazało się, że warstwy lodowca rozciągają się na głębokość 3730 m, a skały macierzyste Antarktydy zaczynają się na głębokości 4130 m. Naukowcy wyjaśnili następnie tajemniczą formę sygnału przez skały osadowe leżące pod lodem.
Teraz przekonali się na pewno, że fale sejsmiczne „potykały się” nie o osady, ale o 400-metrową kolumnę wody. W latach 70. szkocki brytyjski instytut polarny przeprowadził duży program lotów powietrznych z wykorzystaniem fal radiowych, które sondowały lodowce środkowej Antarktydy. Na taśmach z radiem trasy w niektórych miejscach przecinały obszary, w których odbicia pod lodem miały dość specyficzny charakter. Można było przypuszczać, że to właśnie w tych punktach linie przelotów przecinały duże nagromadzenia wód subglacjalnych, zwanych wówczas w latach siedemdziesiątych jeziorami subglacjalnymi. A jezioro, nad którym znajdowała się stacja Wostok, zostało nazwane jej imieniem. Ale to wszystko nadal było tylko hipotezą naukową.
Dopiero na początku lat 90., kiedy naukowcy dysponowali danymi z laserowej altimetrii, wykonanymi z satelity kosmicznego ERS-1, stało się oczywiste: na terenie stacji Vostok znajduje się duża płaska równina o długości do 280 km i do 70 km. km szerokości. Dane te zmusiły A. Kapitsę do podniesienia wyników swoich wieloletnich sondowań sejsmicznych. Po zebraniu wszystkich dostępnych badań naukowych akademik sporządził raport, który stał się prawdziwą sensacją. Tak więc w 1994 roku świat dowiedział się, że wewnątrz martwego bieguna zimna znajduje się starożytne zachowane jezioro. Odkrycie gigantycznego jeziora podlodowcowego na Antarktydzie w pobliżu rosyjskiej stacji Wostok słusznie należy do największych odkryć geograficznych XX wieku.
Wielkość jeziora była imponująca: ma ponad 280 km długości i 50 km szerokości. Czyli powierzchnia lustra wody przekracza 10 000 km? i jest porównywalny tylko z takimi jeziorami jak Onega (Europa), Czad i Rudolph (Afryka), Nikaragua (Ameryka Środkowa) i Titicaca (Ameryka Południowa). Średnia głębokość w jeziorze wynosi 750 metrów. Następnie radzieccy specjaliści z wyprawy polarno-morskiej gruntownie „sondowali” jezioro metodą sondowania gruntowego.
Film promocyjny:
Na przestrzeni lat wykonano tysiące ciągłych sekcji sejsmicznych w różnych kierunkach jeziora. Rezultaty były oszałamiające: po raz pierwszy człowiek „zobaczył” to, co było przed nim ukryte pod 4-kilometrową warstwą lodu. Na przykład dowiedzieli się, że w zachodniej części jeziora Wostok znajduje się wiele zatok, zatok, półwyspów. W przeciwieństwie do wschodniej, która ma stromą, głębokowodną krawędź przybrzeżną, jest płytka.
Dno tego słodkowodnego zbiornika zakrzywionego w kształcie półksiężyca ma ostro nierówną rzeźbę, głębokość miejscami dochodzi do 1200 m. Skanowanie termiczne powierzchni wykazało, że temperatura wody w jeziorze jest dość wysoka - od około + 10 ° do + 18 ° C. Niedawne badania japońskich i amerykańskich naukowców pokazują, że jezioro jest podzielone rafą na dwa niezależne obszary, z których każdy może mieć swoje własne, unikalne środowisko mikrobiologiczne.
Obecnie pod lodową skorupą Antarktydy odkryto 77 jezior. Ale największym z nich jest jezioro Wostok. A jego wyjątkowość polega na tym, że wody jeziora przez grubość lodu zostały całkowicie odcięte od bezpośredniego kontaktu z atmosferą, słońcem, wiatrem i życiem na powierzchni przez kilka milionów lat. Oznacza to, że skład biologiczny i chemiczny wody przez cały ten czas pozostawał niezmieniony. Wielu badaczy uważa, że starożytne wody mogą zamieszkiwać unikalne formy życia. Jezioro Wostok różni się siłą grawitacji: badacze byli przekonani, że grawitacja jest słabsza w głębinach wodnych, ponieważ gęstość wody jest o połowę mniejsza niż gęstość kamienia.
Lecąc samolotem wokół jeziora, naukowcy opracowali mapę jego dna. Ich praca wykazała, że jezioro zawiera około 5,4 tysiąca kilometrów sześciennych wody - około 5% całkowitego światowego zaopatrzenia w wodę słodką. Sugerowano również, że Jezioro Wostok znajduje się w uskoku szczeliny w skorupie ziemskiej. Wówczas prawdopodobne jest, że na jego dnie zachodzą procesy zbliżone do wulkanicznych, wraz z erupcją strumieni soli. Dlatego w dolnych warstwach woda może być słona. A z góry, z powodu topnienia lodowca, woda jest najprawdopodobniej świeża.
Uzyskane dane umożliwiły również naukowcom określenie wysokości (poziomu) swobodnej powierzchni wody. Okazało się, że jest to 3100 m npm, czyli woda jeziora Wostok nie ma bezpośredniego kontaktu z oceanem otaczającym Antarktydę ze wszystkich stron. Ponadto nad powierzchnią wody znajduje się kopuła o wysokości setek metrów, wypełniona starożytnym powietrzem.
Dlaczego lodowce topnieją w tak niskiej temperaturze? Naukowa odpowiedź dla niewytrenowanej osoby niewiele może wyjaśnić. Ale w skrócie wygląda to tak. Idąc za rosyjskim glacjologiem I. Zotnikovem, naukowcy z Uniwersytetu w Bristolu przeprowadzili w 2000 roku potrójne badanie radarowe jeziora.
Okazało się, że na jego zachodnich i północnych obrzeżach, mimo niskich temperatur, co roku topi się prawie 10-centymetrowa warstwa lodu (temperatura topnienia jest niższa niż zwykle ze względu na wysokie ciśnienie leżącej na wierzchu pokrywy lodowej!). To jeszcze prostsze - pokrywa lodowa działa jak termos, a ciepło Ziemi topi lód. Następnie roztopiona woda ponownie zamarza u podstawy pokrywy lodowej, zwiększając ją od dołu, ale już na przeciwległych brzegach. W ten sposób wody jeziora Wostok powoli krążą, a pełny cykl ich odnawiania, według szacunków badaczy, trwa 15-30 000 lat.
Na początku lat 70. ubiegłego wieku, kiedy istniały tylko przypuszczenia co do istnienia jeziora, na stacji Vostok rozpoczął się projekt głębokiego wiercenia w lodzie. Początkowo głównym celem głębokich wierceń było uzyskanie ciągłego rdzenia lodowego - cylindrycznej kolumny lodu - rodzaju płata lodowca, którego badanie umożliwiło odtworzenie wszystkich zmian klimatycznych na naszej planecie na przestrzeni ostatnich 420 tysięcy lat, zarejestrowanych w warstwach nagromadzonego lodu.
W 1959 roku kierownik stacji Vostok VS Ignatov był w stanie osiągnąć 40-metrową głębokość za pomocą wiertarki termicznej. Rok później wiertarka termiczna zaprojektowana przez I. A. Zotikova przeszła 10 metrów więcej. Ze względu na niedoskonałą technologię nie udało się wtedy osiągnąć bardziej imponujących wyników - wiertło po prostu zamarzło w lodzie. Sytuacja zmieniła się wraz z pojawieniem się w 1967 roku specjalistów z Leningradzkiego Instytutu Górnictwa, którzy od trzech dekad wiercili lód na stacji Wostok, po czym zdołali wejść w głąb warstwy lodowej na 3623 m.
Naukowcy uzyskali dokładne dane dotyczące zmian klimatu w ciągu ostatnich 420 000 lat. W ten sposób otrzymaliśmy informacje o czterech pełnych cyklach klimatycznych na Ziemi. Ale to właśnie ta studnia stała się przedmiotem dyskusji. Kiedy rosyjscy naukowcy zaczęli pogłębiać studnię, odkryli, że lód pochodzenia pozazotopowego, według analizy izotopowej, znajduje się poniżej głębokości 3543 m. Jak powiedział Valery Lukin, lód atmosferyczny powstaje w wyniku padającego śniegu, który pod własnym ciężarem zamienia się w firn, a później w lód. Ale lód ze studni wyraźnie uformował się w wyniku zamarznięcia wody.
Na tej podstawie wspomniany Igor Zotikov zaproponował nową teorię. Opierając się na hipotezie o istnieniu superkontynentu Gondwany (obejmującego Afrykę, Amerykę Południową, Azję, Australię i być może Antarktydę, która następnie rozpadła się, zaczęła dryfować po całym świecie, a następnie zajęła obecną pozycję), zasugerował, że jezioro Wostok pojawił się tuż przed zlodowaceniem Antarktydy, które rozpoczęło się po tym, jak kontynent osunął się na biegun zimna. Wody nowopowstałego jeziora były pokryte lodem wraz z całym kontynentem. Według rosyjskich badaczy miąższość lodu jeziora nad wodą wynosi 210 m. Akademik Zotikov zasugerował, że jest to właśnie wartość równowagi, przez którą zimna fala nie może przeniknąć przez 50 milionów lat.
1994 - rosyjscy glacjolodzy odwiercili trzy czwarte drogi do jeziora, badając 400-tysięczną historię klimatyczną Ziemi, zapisaną w warstwach rosnącego lodu. Próbki pobrane bardzo blisko „kopuły” wskazują na obecność drobnoustrojów (w tym wcześniej nieznanych nauce), substancji odżywczych i różnych gazów, w tym metanu. Innymi słowy, wszystkie typowe oznaki procesów biologicznych zostały prawdopodobnie znalezione teraz, zachodzące w całkowicie izolowanym ekosystemie. Czyli jest to unikalna „kapsuła ze starożytnego świata”, otwierająca się, dzięki której naukowcy będą w stanie rozwiązać wiele najbardziej złożonych nierozwiązanych problemów w historii Ziemi.
Rosyjski rekord głębokiego wiercenia nie został jeszcze pobity: Rosjanom udało się osiągnąć zaporowy znak 3623 m (specjaliści z innych krajów nie pokonali jeszcze bariery 2500). Niemniej jednak próbki lodu wydobytego w 1998 roku z tej głębokości zostały równo podzielone przez naukowców z Rosji, Ameryki i Francji. Po osiągnięciu tego punktu rozpoczęto studia. Rosyjski sprzęt mógł posunąć się dalej, ale wiercenie zostało wstrzymane ze względu na niebezpieczeństwo niesterylnego pobierania próbek, które mogłoby uszkodzić unikalny system reliktowy jeziora. Rzeczywiście, w naturalnej niszy izolowanej od setek tysięcy lat rozwinęła się jej własna równowaga biologiczna.
Co może się stać, gdy powietrze atmosferyczne nasycone nowoczesną mikroflorą wpadnie do buraków? Czy nieoczekiwana ekspansja miałaby nieodwracalne konsekwencje? Niektóre kraje wręcz wzywają, by nie najeżdżać nieznanego. A jeśli stamtąd, z odwiecznych ciemności, wyłoni się jakaś „zaraza XXI wieku”?
Z wielu powodów fizycznych przyjmuje się, że jezioro Wostok jest przesycone gazami (w szczególności tlenem), a mikroorganizmy, które przystosowały się do tych warunków, mogą mieć wyjątkowe właściwości. Nieostrożne zderzenie dwóch światów może doprowadzić do konfliktu i nie wiadomo, kto może z niego wyjść jako zwycięzca: mikroby Jeziora Wostok mogą cierpieć z powodu inwazji mikroorganizmów z ziemskiej biosfery, ale teoretycznie też możemy być ofiarą.
Dlatego w 1998 roku na posiedzeniu SCAR - Międzynarodowego Komitetu Naukowego Badań Antarktycznych - zdecydowano o zaprzestaniu wierceń. „Jezioro jest bardzo cenne do eksperymentowania”, ostrzega Keenan Ellis-Evans, mikrobiolog z Cambridge w Wielkiej Brytanii.
Jednak nawet będąc całkowicie nierozwiązanym, Jezioro Wostok już przedstawiło nauce wiele bezcennych informacji. Na przykład zaproponowany przez niego model uderzył astronomów podobieństwem do naturalnych warunków Marsa. Wiadomo, że biegun północny czerwonej planety jest również pokryty gigantycznym lodowcem. A miliony lat temu Mars, podobnie jak Ziemia, doświadczył gwałtownych zmian nachylenia osi obrotu. Innymi słowy, obszary, które są obecnie biegunami zimna, na obu planetach miały w przeszłości znacznie cieplejszy klimat.
Wtedy hipoteza, że nasz kosmiczny sąsiad ma również jeziora polarne podobne do jeziora Wostok, staje się całkiem wiarygodna. A jeśli życie znajduje się pod lodowcami Antarktydy, dlaczego nie można go znaleźć na Marsie? Nawet Narodowa Agencja Kosmiczna USA jest poważnie zainteresowana problemem jeziora na Ziemi, porównując je z oceanem Europy, księżycem Jowisza.
Okazuje się, że subglacjalne jezioro na Ziemi jest idealnym poligonem doświadczalnym do testowania technologii penetracji pod lód w Europie, gdzie ocean ma co najmniej 20 km grubości lodu, a jezioro Wostok ma „tylko” 4 km. Ale problemy pozostają takie same. Jak nie sprowadzić „brudu” (bakterie lądowe) na księżyc Jowisza, jak przebić się przez lód, jak zapewnić transmisję sygnału z pojazdu podwodnego na powierzchnię?
Rdzeń Antarktydy umożliwił ocenę globalnych zmian klimatycznych, które zaszły na planecie w ciągu ostatnich setek tysięcy lat. Na podstawie stosunku izotopów tlenu w pęcherzykach powietrza naukowcy określili zmianę zawartości dwutlenku węgla w atmosferze na przestrzeni ostatnich pół miliona lat. Już niezawodnie wiadomo, że się zmieniło - i to bardzo. A co najważniejsze - bez udziału człowieka! Ale to właśnie „efekt cieplarniany” spowodowany rozwojem ludzkiej cywilizacji jest tym, co zwolennicy globalnego ocieplenia wyjaśniają wzrost średnich temperatur atmosferycznych. Badania wykazały, że aktywność wulkaniczna lub, powiedzmy, gigantyczne pożary lasów, wyemitowały znacznie więcej tlenku węgla do atmosfery.
Ponadto. Według akademika A. Kapitsy najpierw wzrosła temperatura atmosfery, a następnie wzrosła w niej zawartość dwutlenku węgla, a nie odwrotnie! Jednym słowem, już dokonują niesamowitych odkryć! Ślady DNA znaleziono w rdzeniu lodu Antarktydy pobranego z głębokości 3543 m. „Badacze natychmiast zdali sobie sprawę, że mają do czynienia z wyjątkowym naturalnym 'reliktem” - powiedział V. Lukin, szef rosyjskiej ekspedycji Instytutu Arktyki i Antarktydy. Potwierdzeniem tego jest znalezione DNA, które nie pokrywa się z organizmami lądowymi. Specjaliści biologii molekularnej są również przekonani, że tego typu DNA nie ma w katalogach nauki światowej."
Badania idą pełną parą i przynoszą nowe odkrycia. W rdzeniu lodu jeziora ze studni biolodzy molekularni z Instytutu Fizyki Jądrowej w Sankt Petersburgu odkryli trzy nieznane nauce typy martwych bakterii termofilnych. Ich współczesne odpowiedniki rozwijają się w źródłach hydrotermalnych w aktywnych rejonach oceanów i kontynentów w temperaturach + 40–60 ° C. Wynika z tego, że kiedyś wody jeziora Wostok były cieplejsze niż wszystkie współczesne morza południowe.
Rosyjski mikrobiolog S. Abyzov w wyniku badań rdzeniowych z najgłębszego otworu na Antarktydzie udowodnił, że mikroorganizmy istnieją w stanie zawieszonej animacji w lodzie aż do najgłębszych horyzontów. Jak dotąd uważa się, że życie, które można znaleźć w wodzie jeziora lub jego osadach dennych, jest również ograniczone przez mikroorganizmy. Jednocześnie żadna z tych, które są dziś znane, nie mogłaby istnieć w tej wodzie wystarczająco długo.
Zdaniem V. Lukina to wydarzenie, pod względem jego naukowego znaczenia, można porównać jedynie z lądowaniem człowieka na Księżycu. Do powierzchni jeziora pozostało około 130 metrów. „Spodziewamy się pokonać ten dystans w trzech kwartałach zimowych” - powiedział V. Lukin.
Warstwa wody jeziora oddziela zaledwie 130 metrów lodu od dna studni. Co czeka ludzkość za tym małym mostem?
V. Syadro, T. Iovleva