Загадки озера восток в антарктиде
Обновлено: 07.05.2024
Удивительно, но пятое по объему озеро на планете находится в Антарктиде в районе российской антарктической станции «Восток». Увидеть его невозможно. Озеро надежно спрятано под четырёхкилометровым слоем льда. Но ученых это не останавливает. Они уже более двух десятилетий отважно пытаются разгадать тайны уникального подледного водоема, работая в самых экстремальных условиях. Что же известно сегодня об озере Восток?
Реликтовое озеро
В начале 1960-х русскими учеными было совершено уникальное открытие. Советский физик И.А. Зотиков выдвинул теорию, согласно которой ледяной панцирь под советскими станциями "Мирный" и "Восток" в центральных областях Антарктиды играет роль термоса, благодаря которому лед, соприкасаясь с теплой землей под огромным давлением, тает. Ученый высказал мнение, что между поверхностью планеты и ледяной шапкой материка должна находиться вода в виде озера, в котором может существовать жизнь. Вскоре теория подтвердилась на практике. В 1964 году А.П. Капица, проводя сейсмические исследования, неожиданно для себя обнаружил, что приборы под советской станцией Восток показывают два пика отражения сигнала. На глубинах: 3 730 метров и 4130 метров. Это могло означать только одно – между двумя точками имеется гигантское подледное озеро. Последующие исследования дали и вовсе удивительные результаты. Оказалось, что длина озера - 250 км, ширина - 50 км, а его максимальная глубина - 750 метров. Но главным оказалось то, что температура воды в этом озере держится на уровне от 2 до 5 С° тепла. Это в то время, как на поверхности материка столбик термометра опускается ниже 80 градусов Цельсия.
Находка необычного озера мгновенно породила массу самых невероятных версий и догадок: от предположения, что в озере могут жить неизвестные науке животные, до гипотезы, что на его дне располагается вход в некий подземный мир, описанный авторами Древнего мира. Когда же ученые заявили, что над озером есть купол, достигающий нескольких сотен метров в высоту и заполненный теплым воздухом, научный мир замер в ожидании чуда.
Тайна ледяного пылесоса
Первую скважину глубиной 40 метров пробурил с помощью термобура в 1959 году В.С. Игнатов, начальник станции "Восток". Изучая слои льда, научный специалист хотел установить, как протекал процесс эволюции климата на нашей планете последние 400 тысяч лет.
Спустя год посредством специально сконструированного термобура И.А. Зотиков углубился на 50 метров. Однако из-за предельно низких температур, царящих на поверхности материка, серьезно улучшить результаты бурения он так и не смог. Лишь после изготовления особого бура в Ленинградском горном институте дело сдвинулось с мертвой точки.
О чем рассказал лед
Четырехкилометровый ледовый панцирь над озером Восток условно можно разделить на две части: атмосферный, то есть образованный из атмосферных осадков, и озерный — его называют конжеляционным. Исследование конжеляционного льда дает информацию об озере: как в нем происходит обновление воды, как она циркулирует, где происходит приток, как на протяжении тысячелетий менялся гидрологический режим водоема и т.д. Атмосферный лед может рассказать о климатических изменениях, происходивших на планете, и природных катаклизмах.
Ледяные керны, полученные на станции «Восток» с глубин 428–449 метров, отвечают временам 25–30-тысячелетней давности. В нынешнем сезоне их начали исследовать на предмет обнаружения следов извержения новозеландского супервулкана Таупо, произошедшего 26,5 тысячи лет назад и сопровождавшегося вулканическими выбросами огромного объема. Такими следами могут быть прослои во льду, содержащие вулканический пепел или, например, сульфаты. Косвенным признаком повышенного содержания во льду различных примесей, связанных с извержением вулканов, может быть относительное увеличение его электропроводности. А косвенным признаком похолодания, которым нередко сопровождается извержение супервулканов, — изменение изотопного состава льда, а именно относительное уменьшение в нем содержания тяжелых изотопов водорода (дейтерия) и кислорода ( 18 О).
— Раньше во льдах над озером Восток не находили следов извержения Таупо, но в этот раз, кажется, что-то нашли, — говорит младший научный сотрудник отдела географии полярных стран ААНИИ Анна Козачек.
Следы извержения вулканов помогают, в том числе, довольно точно определять, сколько лет льду на той или иной глубине. Например, в нынешнем сезоне гляциологи Российской антарктической экспедиции исследовали 20-метровый керн из скважины, пробуренной неподалеку от станции «Восток», в районе Магадюн, и установили глубину залегания фирнового слоя (фирн — плотный многолетний снег с текстурой, близкой к сахару), содержащего осадки извержения супервулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава, произошедшего в 1815 году.
Понятно, что изучение изотопного состава и электропроводности ледяных кернов атмосферного происхождения дает возможность реконструировать климат, который когда-то был на Земле. Таким образом, например, было установлено, что в XVI–XVII веках было потепление климата на 1,5–2°. Причем эти данные были получены независимо на станции «Восток» и на Куполе «С».
Исследование изотопного состава и электропроводности кернов озерного происхождения, то есть полученных с больших глубин, дает возможность понять механизм образования водоема, а также гидрологическую обстановку в озере. В январе 2015 года российские гляциологи отобрали десятисантиметровые пробы на глубинах до 3538 метров и измерили их электропроводность. А на глубине 3607 метров в районе прослоя минеральных включений отобраны образцы длиной 1 сантиметр для подтверждения ранее обнаруженного резкого скачка изотопного состава озерного льда.
— Резкие скачки изотопного состава льда говорят о том, что в те далекие времена что-то резко изменилось в озере. А прослой минеральных включений указывает на то, что этот лед формировался над островом, — поясняет Анна Козачек.
— Над островом? В озере Восток есть остров?
— Да! Он занимает примерно 1% площади озера и сложен коренными породами.
Вот это да! А еще говорят, что там не один остров, а целая куча…
Следующая загадка
Последним географическим открытием мирового значения стало обнаружение русскими полярниками в январе 2012 года подледного озера Восток в Антарктиде. Как и ожидалось, воды реликтового озера открыли миру некоторые тайны о прошлом нашей планеты.
P.S. О грустном
Изучение озера Восток — это многолетний проект, вроде Большого адронного коллайдера или расшифровки генома человека. Он может дать сенсационные результаты, например, есть шанс обнаружить в воде организмы совершенно не похожие на любую другую земную жизнь. Но… Участники экспедиции не исключают, что этот сезон может быть последним. Причина — деньги. Бюджет сокращается, а расходы растут. К тому же по проекту сильно ударил рост курса доллара и евро. Хочется верить, что эти страхи окажутся беспочвенными и ближайшим антарктическим летом (то есть нашей зимой) работы на Востоке будут возобновлены.
// из блога участника Российской антарктической экспедиции гляциолога Алексея Екайкина
9–14 декабря 2014. <. > Ну что ж, добро пожаловать: российская антарктическая внутриконтинентальная станция «Восток». Открыта 16 декабря 1957 года, расположена в центральной части Восточной Антарктиды на 78,5° ю.ш. и 107° в.д. Высота над уровнем моря 3488 м. Средняя годовая температура воздуха – 56°С, абсолютный минимум – 89°С, в разгар лета среднесуточная температура поднимается до – 25°С. Давление воздуха 60% от нормы. Количество осадков 23 мм — меньше, чем в Сахаре. Холодная, сухая, абсолютно безжизненная пустыня <. >
Алексей Екайкин. Гляциолог, ведущий научный сотрудник лаборатории изменений климата и окружающей среды ААНИИ.
10 декабря 2014. Третий день на «Востоке», жизнь наладилась и вошла в норму, работаем.
15–22 декабря 2014. Тут какое-то совсем другое ощущение времени, удивительно быстро дни проходят. Или это всегда так, когда работы много? Организм полностью акклиматизировался, проблем со сном больше нет, кроме одной — подольше бы поспать! Еще одна особенность жизни на «Востоке» — сбросил 5 кг веса. Тут, как правило, люди худеют. Ладно я, мне-то сбрасывать особо нечего, а кто с лишним весом — могут до 20 кг потерять!
22 января 2015. Возможно, самое значимое событие прошедших 10 дней на станции «Восток» — это приостановка бурения скважины 5Г-3 неделю назад на глубине 3764,6 м, в пяти метрах от зеркала подледникового озера Восток. Начался этап подготовки ко второму вскрытию Озера. Нужно много всякого сделать, но в двух словах суть этих работ можно выразить так: в момент вскрытия давление заливочной жидкости в скважине должно быть на 1–2 атмосферы меньше давления воды в Озере, но при этом уровень этой жидкости в скважине должен быть достаточно низким. Со дня на день подготовительный этап закончится, и можно будет приступать к вскрытию.
25 января 2015. Хороший сезон — много дел сделано, всё получается, — а настроение не очень.
27 января 2015. Центральная Антарктида — возможно, самое стабильное место на планете, пейзаж тут не менялся как минимум 14 миллионов лет. Здесь под четырьмя километрами льда лежат озера и реки, не видевшие солнечного света на протяжении такого периода времени, по сравнению с которым «вечный покой седых пирамид» — кратчайший миг.
Но вечный покой не по сердцу человеку, и в 2012 году люди впервые прикоснулись к подледниковому озеру Восток. Слово «проникновение» — не совсем верное, ведь ничто из нашего мира не проникло в Озеро. Вернее будет сказать, что часть Озера проникла в наш мир в виде образцов воды.
И вот вчера состоялось второе вскрытие Озера. <…> Скажу лишь, что нынешнее событие — это не конец, а только начало большого, трудного и дорогостоящего процесса исследования Озера, которое затянется на много лет и принесет кучу интересных и важных результатов.
На стену буровой была прибита ритуальная пробка от шампанского (впрочем, чего греха таить, само шампанское было не ритуальным, а вполне даже реальным) и сделана запись. А потом — праздник для всей станции, поздравления. Было очень трогательно, что все наши товарищи, даже далекие от бурения и гляциологии, искренне радовались за нас. Лишь нашего врача немного коробило от слова «вскрытие» — у него оно вызывало совсем другие ассоциации :-).
26 января — 6 февраля 2015. Думаю, эта запись будет заключительной в этом сезоне, на послезавтра запланирован наш вылет со станции «Восток». В Центральной Антарктиде в разгаре осень. «Ночью» температура опускается до – 46°, «днем» не поднимается выше –34°С. Зато «ночь» постепенно становится похожа на настоящую ночь — Солнце опускается так низко, что уже можно ходить без темных очков :-).С «Востока» мы летим на станцию «Прогресс», а оттуда сразу пересаживаемся на судно «Академик Федоров», уже ждущее нас там. Дальше — плавание через припайные льды, через «неистовые пятидесятые и ревущие сороковые» в порт Кейптауна (и никакого интернета по дороге). И уже оттуда — рейсовым самолетом в Санкт-Петербург, так что дома мы окажемся недели через три. А НЭС «Академик Федоров» вместе со всеми добытыми на «Востоке» ценными образцами вернется домой лишь в мае.
Параллельный мир
Что же обнаружили ученые в образцах воды, поднятой из озера, на протяжении более 400 тысяч лет отделенного от экосистемы планеты многокилометровым панцирем изо льда и снега. К счастью, ни загадочные монстры, ни смертельные бактерии не поднялись в наш мир по пробуренному шурфу. Но существование жизни в озере Восток тем не менее было доказано. Его жителями оказались термофильные бактерии, содержащиеся в ледяном керне с глубины 3 551-3 607 метров. При этом самое интересное заключается в том, что эти бактерии развиваются и живут только в среде, имеющей температуру +40-60 градусов Цельсия. Следовательно, если в озере есть места со столь теплой водой, его воды могут таить самые невероятные организмы, вплоть до доисторических существ.
Второе удивительное открытие, сделанное учеными, касается магнитной аномалии близ одного из берегов озера: магнитная стрелка здесь не показывает направления Север-Юг, а беспрестанно вращается. Подобные явления возникают в районе либо больших залежей железа, либо мощной электромагнитной установки. В данной связи стоит вспомнить легенды времен войны о созданном в полостях материка секретного немецкого города Новый Берлин.
В настоящее время ученые с нетерпением ожидают третьего проникновения в озеро Восток. Причем на этот раз предполагается достигнуть дна озера. Полученные данные могут стать настоящей сенсацией: в том случае, если будут найдены живые существа, выжившие в водах подземного озера, несколько сотен тысяч лет изолированного от поверхности планеты. И не исключено, что жители озера окажутся разумными, но будут иметь совершенно фантастическую внешность.
85 метров до тайны
Жизнь подо льдом
Повторное вскрытие озера в 2015 году уже показало, что в водоеме есть бактерии ранее неизученных видов, а также фрагменты членистоногих и грибов, паразитов рыб. Возможно, это связано с тем, что водоем долгое время находился в изоляции от внешнего мира благодаря четырехметровому шару льда. К тому же, в озере имеются все необходимые условия для жизни разного рода организмов. В водоеме вода пресная. Кислорода в ней содержится в 50 раз больше, чем в обычной пресной воде. Температура в глубине озера достигает +10C за счет влияния подземных геотермальных источников. К высокому давлению и недостатку света микроорганизмы могли приспособиться. Ученые также не исключают, что в озере могут обитать рыбы. Но это еще предстоит выяснить.
Специалисты надеются, что разгадать все загадки озера поможет новый зимовочный комплекс на базе «Восток», строительство которого должно будет завершиться до 2023 года.
СОК.медиа даёт выжимку самой интересной и важной информации!
Следующая загадка
Россия практически заморозила новое бурение подлёдного антарктического озера Восток, причём в тот самый момент, когда ближе всего подошла к открытию местной жизни.
Все мы знаем, что после бурения в глубинах озера Восток в Антарктиде нашли следы крайне необычной бактерии. Зарубежные учёные считают, что в озере есть и множество экзотических многоклеточных. Их отечественные коллеги отвергают эту точку зрения, но и они полагают, что продолжение его исследования принесло бы много нового — и позволило бы понять, как может выглядеть жизнь в других мирах Солнечной системы. В ближайшее время этого не произойдёт: основные работы на "Востоке", к сожалению, прекратили. Если такие открытия в озере кто-то и сделает, то это может стать заслугой зарубежных исследователей — и случится весьма нескоро.
Озеро Восток — большой водоём на 6000 кубических километров, что во много раз больше, чем в Ладоге. К тому же Восток подлёдный, на глубине почти в четыре километра, отчего давление там до 400 атмосфер, а кислороду и азоту вне контакта с атмосферой некуда деваться. Насыщенные ими воды озера — уникальная среда, которая должна быть самым неблагоприятным для жизни водоёмом на Земле. Но, несмотря на это, жизнь там всё-таки есть — по крайней мере, так полагает ряд российских и американских учёных, исследовавших итоги его бурения. Хотя оценки исследователей из этих двух стран по его обитаемости радикально расходятся, все они считают, что нашли следы местной жизни.
В апреле 2017 года прошла премьера фильма "Озеро Восток. Хребет безумия", в котором рассказывалось об очень нелёгких условиях, в которых российские полярники и учёные добились весьма значимых результатов по поиску жизни под несколькими километрами антарктических льдов. Фильм всё ещё собирает международные премии, но с ним связана история и поважнее любых премий. Он поднимает тему фактической остановки глубинного чистого бурения на озере Восток силами одноимённой полярной станции. Нехватка финансирования не даёт сделать там больших шагов уже с 2015 года. И сейчас на станции в несколько раз меньше человек, чем было на пике работ. От этого надежд на большое открытие местной подлёдной жизни практически нет. Самое время окинуть взглядом историю бурения, понять, чего там удалось достигнуть и чего — благодаря текущей "заморозке" работы — достигнуть не удастся.
На тему того, кто конкретно обитает подо льдами между станцией "Восток" и одноимённым озером, есть две точки зрения. Одна из них американская, другая — российская. Первая опирается на итоги менее глубокого бурения, которое США проводили в этом районе в 1990-е годы. Тогда достать удалось лишь лёд над озером — тот, что образовался из его вод, постепенно поднимающихся вверх и замерзающих. По итогам анализа его образцов группа Скотта Роджерса (Scott Rogers) метагеномным методом нашла там последовательности генов 1623 видов! Из них шесть процентов относились к довольно сложным созданиям — эукариотам, существам с выделенным ядром, окружённым стенкой. Нечто настолько сложное меньше всего ожидали увидеть на глубине в несколько километров.
Больше того, один из видов бактерий, предположительно, найденный таким путём, живёт только в кишечнике рыб — он просто не встречается отдельно от них. Найдены и последовательности генов, типичные для коловраток и моллюсков. Из этого американская группа сделала вывод, что среди обитателей озера Восток могут быть крайне сложные существа, даже рыбы и ракообразные. По одной из гипотез, озеро в виде открытого водоёма существовало десятки миллионов лет и лишь последние 14–15 миллионов скрыто льдами.
Значит, теоретизируют исследователи, местные рыбы и ракообразные имели много времени, чтобы постепенно адаптироваться к подлёдным условиям. К тому же, если они там есть, то могут сделать экстремальные условия Востока не такими экстремальными. Кислорододышащие организмы могли бы потребить излишек кислорода, поступающий в озеро вместе со льдом. Тогда в глубине озера избытка этого газа — сильного окислителя, рядом с которым жизни бывает нелегко, — может и не быть.
Российские учёные во главе с Сергеем Булатом на это открытие отреагировали крайне холодно. Они совершенно справедливо указали, что бурение велось с использованием технических жидкостей, загрязнённых обычными почвенными и иными бактериями. Отличить внешние загрязнения от "местных жителей" практически невозможно без использования "чистого бурения". Отечественные исследователи полагают, что в таких условиях говорить о настоящей "восточной" жизни можно, только если найдены генетические последовательности, совсем ни на что не похожие.
И специалистам из Петербургского института ядерной физики РАН удалось найти там ДНК бактерии, которая не совпала ни с одним из известных видов. Она настолько чужда им, что даже поместить её в какую-то группу бактерий не удалось. 14 процентов её генов не встречаются у любых других известных видов. Как сказал тогда Сергей Булат, эта ДНК так не похожа ни на что другое, что "если бы её нашли на Марсе, несомненно, заявили бы, что это жизнь с Марса. Хотя это земная ДНК".
Однако это именно бактерии, простые, одноклеточные, без "наворотов" и излишней сложности. Генов чего-то неожиданного и тем более сложного, но при этом отличающегося от наземных видов, в образцах льда пока найти не удалось. Так что эукариоты и даже многоклеточные вроде рыб, на взгляд наших учёных, там пока отменяются. Это, быть может, и неплохо. Рыбы, живущие без света и поступления питательных веществ сверху, должны быть настолько чужды всему тому, что мы знаем, что, по сути, не сильно отличались бы от всяких "зелёных человечков" из рассказов креативных уфологов.
Вопрос о том, есть ли в Востоке многоклеточные, на этом вовсе не закрыт. Совсем недавно учёные узнали, что многоклеточные — в частности грибы — каким-то загадочным образом могут выживать глубоко под морским дном. Там давление даже повыше, чем в подлёдном озере. Видимо, грибы как-то сожительствуют с бактериями хемоавтотрофами, извлекающими энергию из неорганической материи за счёт её окисления. "Горючим" для такой глубинной жизни служат недостаточно окислённые соединения железа — например, в составе оливина. Бактерии "сжигают" его с помощью кислорода и получают воду.
А в конце апреля 2017 года стало известно, что многоклеточные грибы описанного типа могут существовать под морским дном уже 2,4 миллиарда лет. Причём возникли они ещё до насыщения атмосферы кислородом. То есть, вопреки ранее существовавшим взглядам, многоклеточной и сложной жизни не нужна ни кислородная атмосфера, ни благоприятные условия поверхности планеты. Если так было миллиарды лет назад, вполне может быть, что и сегодня в подлёдном озере существуют организмы посложнее бактерий — и намного.
На секунду предположим, что всё может быть именно так. Тогда важность их открытия выходит далеко за пределы наших знаний о земной жизни. Дело в том, что недра Марса, Титана, Энцелада, Европы, Цереры и многих других тел системы тоже имеют ледовую шапку сверху, воду снизу и высокое давление. Они так похожи на условия Востока, что сам собой напрашивается вывод: если сложная жизнь будет найдена подо льдами Антарктиды, то трудно исключить её наличие и в других мирах Солнечной системы.
На первый взгляд может показаться, что главная проблема антарктической подлёдной жизни — это холод. На деле всё может быть совсем не так. Да, верхние слои озера охлаждены до минус трёх по Цельсию. Не будь там давления выше 350 атмосфер — и на их месте был бы лёд, только оно не даёт настолько холодной воде замёрзнуть. И всё же, скорее всего, нижние слои озера куда более экстремальны в плане температур.
Во льду в сотне-другой метров над озером получилось найти Hydrogenophilus thermoluteolus — термофильную бактерию. Хотя она там довольно обычная "на вид" (гены похожи на другие известные образцы), списать её на внешние загрязнения очень сложно. И не только потому, что термофильная бактерия в Антарктиде была бы довольно странным загрязнителем. Важнее то, что до льда над Востоком её получалось найти только в горячих источниках. На поверхности ей особо нечего делать — она живёт, окисляя водород, накапливающийся там, где горячая вода контактирует со скальными породами.
Такой "загрязнитель" почти наверняка не мог попасть в керосин или фреон, использованные при бурении, из России или других частей мира. Производства подобных субстанций нигде не размещают в горячих источниках. На этом основании российские и французские учёные предполагают, что на дне подлёдного озера прячутся такие же источники, через которые кроме горячей воды поступает водород, служащий основой для хемоавтотрофной жизни.
Вообще, Hydrogenophilus thermoluteolus далеко не самый большой экстремал из тех, кто живёт рядом с горячей водой. Такие, как она, живут и развиваются при 40–60 градусах по Цельсию. Самые "жёсткие" из них — более просто устроенные одноклеточные, археи, которые переносят до 122 градусов по Цельсию. Правда, пока следов архей во льду над озером или в пробах из него найти не удалось. Так что если на самом дне и жарко, то не чрезмерно, не выше точки кипения, при которой гибнут бактерии.
Несколько лет назад глубокое бурение в воды озера начало притормаживаться. Чтобы попасть на такую глубину, бур не годится: тающая вода изо льда быстро замерзает. Её вытесняют незамерзающими керосином или фреоном. Но если такие жидкости — в них может быть немало бактерий — попадут в воды озера, будет очень тяжело понять, кто из найденных при бурении — абориген, а кто — пришлый. Российские исследователи давно пришли к выводу, что на последних десятках метров льда и тем более в самом озере нужны принципиально иные технологии, исключающие контакт воды озера и внешних жидкостей.
Увы, это значит, что нужно новое оборудование для бурения. А его создание — в отличие от эксплуатации прежнего — требует денег, пусть и далеко не в космическом масштабе. Так что где-то с 2015 года дальнейший ход работ серьёзно притормозили. "Бурильная" часть персонала станции составляет сейчас всего несколько человек, а когда-то для реализации этой задачи её персонал доводили до десятков.
Случившееся больше всего похоже на то, как если бы после октября 1957 года Хрущёв внезапно сказал, что спутники запускать дорого, и не дал финансирования на все остальные космические полёты. Российские учёные нашли лучшего кандидата в необычную жизнь для подлёдного озера, лежащего на глубине в километры. Озеро это, как считают многие, соединено подповерхностными протоками с другими местными озёрами — а всего их в Антарктиде десятки, Восток просто — самое крупное. И вдруг, вместо того чтобы продолжить работу, найти новых бактерий или даже многоклеточных, мы внезапно сами отказываемся от борьбы.
Логику за этим решением можно понять. Хрущёв не мог сказать "поигрались и хватит" — он потерял бы лицо из-за конкурентного давления со стороны США. Там был В. Браун с его мечтами о Луне, и отказ от полётов поставил бы СССР в неудобное положение. К сожалению, зловредные американцы не спешат соревноваться с нами в направлении исследования самой экзотической земной жизни. Для этого у Штатов просто нет полярной станции прямо над озером. В результате ситуация может обернуться долгой остановкой наших собственных усилий в этом направлении.
Впрочем, NASA как раз думает над методами бурения километрового льда на Европе. Возможно, там задумаются над испытаниями мобильного бурильного комплекса над тем же Востоком. Тогда может получиться, что приоритет в открытии самой экстремальной подлёдной жизни окажется за кем-то ещё.
Обещанного ждем
А как же обещанный ранее отбор проб воды прямо из озера («КШ» писал об этих планах в № 2 за 2014 год)? Ведь в таких пробах можно и содержание газов померить, и микроорганизмы поискать (эти уж точно будут не из скважины), и точный химический и изотопный состав воды установить. Судя по еженедельным «сводкам с фронта», появлявшимся на сайте ААНИИ, об этом обещании не забыли.
Специалисты Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова (ПИЯФ) испытали прототип обогреваемого пробоотборника, снабженного видеокамерой. Правда, непосредственно в озеро его не опускали, тестировали лишь в скважине на глубине 3500 метров и даже получили видеоизображение стенок и дна скважины. Но поскольку воду из озера с его помощью пока не добыли, сколько в ней содержится кислорода, остается неизвестным. И все предположения о возможной жизни в озере, а также о причине сверхбыстрой коррозии в «обыкновенной» воде опираются лишь на расчетную концентрацию этого газа, которая, напомним, получилась жуть какая высокая — примерно 800 мг/л.
— Нас упрекают, что мы, дважды проникнув в озеро, не смогли померить содержание в нем кислорода. Это, конечно, нонсенс, — говорит заведующий лабораторией криоастробиологии ПИЯФ Сергей Булат.
Конечно, газы можно было бы померить и в ледяном керне, образовавшемся из озерной воды, но проблема в том, что вода в скважине замерзает так медленно, что газы успевают из нее улетучиться, достигая равновесных значений для новых условий по давлению и температуре.
— У нас в принципе есть кислородный сенсор (который можно было бы опустить в скважину на глубину, до которой поднялась озерная вода. — КШ), но его нельзя погружать в керосин — основную составляющую буровой жидкости: сенсор в нем просто испортится, — сокрушается Булат.
Между тем не только в 2012 году, но и в нынешнем 2015-м на поверхности и в отсеках бурового снаряда после его весьма кратковременного контакта с озерной водой обнаружены ржавчина и шлам (инородные частицы). Факт довольно удивительный. Коррозионисты в один голос говорят: «Что-то не то. Может, там помимо кислорода еще какие-то есть газы, например углекислый, или, может, агрессивные ионы?»
На вопрос об агрессивных ионах может ответить химический анализ и микроскопическое исследование ледяных кернов из озерной воды. Например, при обследовании керна, полученного в 2012 году с глубин 3768,4–3769,3 метра (то есть образовавшегося при замерзании озерной воды), обнаружены не только оксиды железа и частицы железо-медно-цинкового сплава, из которого сделаны элементы бурильного оборудования, но и силикаты, корунд, ильменит, кварц и карбонат кальция в форме кальцита. Наличие последнего свидетельствует о том, что вода в озере чрезвычайно насыщена ионами кальция, то есть, как мы говорим в быту, достаточно жесткая. Согласитесь: удивительно для озера ледникового происхождения. Исследователям ничего не оставалось, кроме как признать, что вода в озере не абсолютно пресная, и предположить, что где-то там есть гидротермальная деятельность.
Следующая загадка
Проникновение в озеро Восток, спрятанное подо льдом Антарктиды, сравнивают чуть ли не с полетом человека на Луну. В феврале очередная сезонная российская научная экспедиция покинула Антарктику. Но на многие интригующие вопросы ответы так и не получены. Есть всё же жизнь в озере или нет? А если есть, то какая? Почему ненадолго соприкоснувшиеся с озерной водой железные детали мгновенно обрастают мохнатой ржавчиной, как в какой-нибудь ядреной кислоте? Как именно и из каких источников пополняется озеро свежей водой? Получить ответы на эти вопросы планировалось в ближайшие годы. Но, увы,этот сезон может оказаться последним.
Первое проникновение в воды озера, скрытого четырехкилометровой толщей льда, произошло три года назад — в феврале 2012 года. Это долгожданное событие дало исследователям Антарктики бесценный материал — ледяные керны, образованные замерзшей озерной водой.
— Буровой снаряд вытащили очень быстро, возникло отрицательное давление, воду из озера буквально засосало в скважину на высоту 380 метров. На глубине чуть выше 3300 метров произошел гидроразрыв: заливочная жидкость сначала выплеснулась из скважины в объеме около полутора кубометров, а потом ее уровень резко упал — она ушла в стенки скважины, — рассказывал в нынешнем январе о тех событиях начальник Российской антарктической экспедиции, заместитель директора Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) Валерий Лукин.
Первый опыт был учтен, и 25 января 2015 года стальной бур снова вошел в озеро. В этот раз исследователи точно знали толщину ледника и давление воды в озере. И хотя это было уже второе проникновение в самое большое в Антарктике подледное озеро, буровики ждали этого момента с не меньшим напряжением, чем в первый раз.
«В 17.12 сквозь шум лебедки все услышали негромко произнесенные слова: "Вот оно!" Датчики сработали четко, сигнализируя о том, что вода озера хлынула в скважину. И тут же всё на буровой переменилось. Напряжение, сковавшее людей, исчезло; два буровика, ожидавшие этого момента, бросились к устью скважины, чтобы измерить уровень заливочной жидкости» — так долгожданное событие описывает в своем блоге участник экспедиции, ведущий научный сотрудник лаборатории изменений климата и окружающей среды ААНИИ Алексей Екайкин.
Теперь снаряд поднимали медленно, что позволило избежать нежелательного избыточного подъема воды, так что на поверхность он вышел лишь через три часа. «Он весь облеплен льдом! Это не что иное, как озерная вода, которая поднялась в скважину… и залила снаряд, а потом замерзла. Мы сразу же отбираем образцы льда, намерзшего на снаряд, — это ведь ценный материал», — Алексей не скрывает эмоций.
Озерная вода поднялась на 70 метров — это отвечает глубине приблизительно 3700 метров от поверхности ледника, и через несколько суток замерзла, после чего ее вновь начали разбуривать для получения ледяных кернов, которые теперь будут долго и тщательно исследовать.
Собственно, на этом сезон работ Российской антарктической экспедиции 2014/2015 года закончился, и ее участники 8 февраля покинули станцию «Восток»: вылетели на станцию «Прогресс», откуда на борту судна «Академик Федоров» взяли курс на Кейптаун.
Открытие века
Открытие подледного озера в Антарктиде — череда счастливых случайностей. О существовании пресного водоема впервые заподозрил советский ученый Андрей Капица в 1955 году. Его теорию подтвердили американцы, которые под своей антарктической научной станцией «Бэрд» стали бурить скважину. Они успели прорыть около 2,5 км в глубину, как вдруг на них хлынул поток воды. Продолжили исследование советские ученые, которые совместно с коллегами из Франции и США начали бурить лед в районе станции «Восток» в 1989 году. Им приходилось работать при температуре воздуха 55 градусов ниже нуля и в полной изоляции от внешнего мира в белоснежной пустыне. Далеко не каждый ученый выдержал подобное испытание. У многих сразу после прибытия на станцию начиналась горная болезнь.
Несмотря на сложности работы, исследования все же проходили относительно успешно. Благоприятным фактором оказалось то, что станция «Восток» находилась прямо над предполагаемым озером. К 1996 году ученым удалось пробурить скважину до 3539 м. Пробы изъятого льда показали, что он не ледника, а озера с пресной водой. Необходимо было продолжить бурение, чтобы опуститься ниже воды, но исследования пришлось вынужденно приостановить в 1999 году на глубине 3623 м. До предполагаемого озера оставалось всего 120 м. При этом считается, что официальное открытие одного из самых больших озер в мире все же произошло в 1996 году. Подледный водоем получил название в честь антарктической станции «Восток», в районе которой проходили все исследования. До сих пор ученые говорят, что обнаруженное озеро — самое важное географическое открытие XX века.
Несмотря на все трудности
Позднее выяснилось, что на приостановке исследований настояли зарубежные ученые. Они были сильно обеспокоены тем, что при бурении используется керосин и фреон. Специалисты утверждали, что такой способ может нанести вред еще неизведанной экосистеме озера. Поэтому проект пришлось заморозить на 7 лет.
В 2006 году ученые Петербургского Горного Института объявили о разработке новой технологии глубокого бурения и исследовательские работы на станции «Восток» возобновились. Но процесс шел довольно сложно. Часто случались обрывы бурового снаряда, что сильно тормозило работы. В 2012 году ученым наконец-то удалось добраться до подледного озера на глубине 3769 м. Оказалось, что оно не просто большое, а огромное. Размеры озера впечатляют — 250 км в длину и 50 км в ширину. Глубина водоема достигает 1200 м, а объем — 6000 кубических км. Озеро Восток попало на пятую ступень рейтинга озер-гигантов.
Правда, ученым еще предстоит выяснить, обитают ли в озере живые существа. При температуре воды +10C это возможно. Сомневаться заставляет лишь то, что свет в озеро совсем не попадает, а давление довольно высокое — 300 атмосфер. Особенность озера еще в том, что вода в нем не застаивается, а постоянно колеблется в пределах 1-2 см. Замерзает оно лишь сверху, что доставляет ученым немало хлопот при извлечении проб воды. Исследователям приходится специально создавать в скважине разницу давлений, благодаря которой вода поднимается и замерзает лишь на определенной высоте, что позволяет ее легче извлекать. Ученые надеются, что экспертизы жидкости позволят узнать, если жизнь под льдами Антарктиды.
Читайте также: