Инопланетный океан под ногами: что скрывают озёра Антарктиды
Антарктический ледяной щит долго считали мёртвой глыбой льда, которая просто изолирует материк. Но исследования последних десятилетий перевернули это представление. Под толщей льда в четыре километра скрывается динамичная система из сотен озёр, рек и гигантских каньонов. Рассказываем, почему учёные называют этот мир «инопланетным» и как он может помочь найти жизнь на других планетах.
Озеро Восток: капсула времени
Центральный объект исследований — озеро Восток. Это крупнейшее подлёдное озеро планеты. По площади оно сопоставимо с Байкалом, а его глубина достигает 1200 метров. Главная особенность Востока — его абсолютная изоляция. Вода в нём была отрезана от земной атмосферы от 15 до 30 миллионов лет назад.
Для науки это уникальный шанс заглянуть в прошлое Земли. Лёд над озером постоянно движется, перенося в воду заточённые в нём древние газы и частицы. Из-за колоссального давления (около 400 атмосфер) вода не замерзает, а содержание кислорода в ней в 50 раз выше, чем в обычной пресной воде.
Эпопея скважины 5Г
Добраться до этой скрытой экосистемы было невероятно сложно. Бурение глубокой скважины на станции Восток началось ещё в 1970 году. Изначально советские специалисты не планировали вскрывать озеро, а хотели получить ледяные керны для реконструкции климата Земли. Но процесс растянулся на десятилетия. Учёные столкнулись с экстремальными условиями: температура на поверхности опускалась до –89 °C, а на глубине буры застревали в «тёплом» льду.
Схема бурения озера Восток
Историческое событие произошло 5 февраля 2012 года. На отметке 3769,3 метра буровой снаряд коснулся поверхности воды. Это вскрытие подтвердило: подлёдные водоёмы — это не гипотеза, а реальность.
Затерянные миры: 4 места на Земле, куда не ступала нога человека
Кто выживает в «кислотном» коктейле
До прямого контакта с водой многие исследователи думали, что озеро Восток окажется практически стерильным. Лёд, который медленно сползает в озеро, содержит пузырьки воздуха, и при таянии газы переходят в раствор. Из-за полного отсутствия перемешивания с атмосферой концентрация кислорода там может в 50 раз превышать норму. Для большинства известных клеток такой уровень кислорода смертелен.
Станция «Восток»
Но в образцах льда, намороженного из озёрной воды, биологи обнаружили ДНК микроорганизмов. Самое важное открытие — следы термофильных бактерий. Они обитают в горячих источниках, где температура воды достигает 50–60 °C. Это указывает на то, что на дне озера Восток могут находиться геотермальные разломы. Жизнь там существует за счёт хемосинтеза — получения энергии из окисления минералов, а не от солнца.
Узнать больше захватывающих подробностей о планете в наглядной и увлекательной форме можно в научно-популярных фильмах, которые легко найти в библиотеках онлайн-кинотеатров.
Антарктида — это не только лёд, но и реки
Долгое время считалось, что подлёдные озёра — это изолированные «карманы». Но данные со спутников показали, что подо льдом течёт гигантская сеть рек, которая связывает между собой сотни озёр. Исследователи зафиксировали постоянные циклы осушения и наполнения этих подлёдных резервуаров. Когда одно озеро переполняется, вода под огромным давлением прорывает ледяные преграды и перетекает в другое. Только за 10 лет наблюдений учёные нашли 85 новых активных озёр.
Учёные зафиксировали «пульсацию» поверхности льда: за короткий период лёд над озёрами может опускаться или подниматься на несколько метров из-за движения воды под ним.
Карта Антарктиды, на которой отмечены 85 подлёдных озёр, открытых на сегодняшний день
Ещё одним потрясающим открытием стала гигантская система каньонов в Восточной Антарктиде. Морфология поверхности льда повторяет контуры скрытого рельефа, что позволило оценить масштабы находки. Длина системы превышает 1000 километров, а глубина доходит до километра ниже уровня моря. Этот подлёдный каньон по размеру сопоставим с американским Гранд-Каньоном или даже превосходит его. Такие масштабные структуры доказывают, что ландшафт Антарктиды геологически активен.
Репетиция поиска жизни на Европе и Энцеладе
Для исследователей подлёдные озёра Антарктиды стали генеральной репетицией перед миссиями к далёким планетам. Условия в озере Восток считаются практически идентичными тем, что существуют в подлёдных океанах на спутниках Юпитера и Сатурна. Например, луна Юпитера Европа покрыта ледяной коркой толщиной от 15 до 25 километров, под которой скрывается огромный солёный океан.
Спутник Сатурна Энцелад представляет ещё больший интерес из-за своих активных гейзеров. Космические аппараты уже обнаружили в его выбросах сложные органические соединения. Наличие частиц диоксида кремния указывает на гидротермальную активность на дне океана Энцелада. Именно поэтому обнаружение термофильных бактерий в антарктическом озере так важно: оно доказывает принципиальную возможность жизни в подобных экстремальных условиях. Изучение антарктического льда помогает понять, как биосигнатуры могут подниматься из глубокого океана к поверхности.
Северная полярная область Энцелада
Изучая, как жизнь сохраняется в озере Восток или озере Уилланс, исследователи научатся искать её в космосе. Если бактерии смогли адаптироваться к давлению и темноте антарктических глубин, шансы найти живых существ в океанах Европы и Энцелада становятся реальностью.
Исследовать или сохранить
Исследования антарктических озёр сопряжены со сложнейшим этическим вопросом. Как проникнуть в девственно чистое озеро, не занеся туда бактерии с поверхности? При бурении скважины 5Г использовали керосин и фреон для предотвращения замерзания ствола, но это не исключало загрязнения среды озера. Несмотря на все меры предосторожности, риск загрязнения остаётся.
Для решения проблемы разрабатываются технологии «чистого бурения» горячей водой и ультрафиолетовая стерилизация. Антарктида стала полигоном для отработки протоколов стерильности, которые позже будут применяться при запуске зондов к другим планетам. И первостепенной задачей в таких миссиях будут сохранение и изучение инопланетной среды, разрушать которую человечество не в праве.