Антарктида вся тайна озера восток

Подледная жизнь в антарктическом озере Восток: экстремальные условия

«Если бы мы показали ДНК организма, обнаружение которого мы подтвердили в 2016 году, не предупредив о том, откуда он. Нас бы спросили, с этой ли он планеты», – говорит генетик-микробиолог Сергей Булат. Микробиота антарктического озера Восток должна быть уникальна, как и само озеро, миллионы лет отрезанное от мира многокилометровым слоем льда. Из-за своих размеров оно вызывает интерес астробиологов, поскольку может служить моделью потенциально обитаемых подледных водоемов спутников Юпитера и Сатурна – Европы и Энцелада.

Координаты: 78°28’ ю.ш., 106°48’в.д.

Тип: подледное рифтовое озеро

Расстояние до побережья: 1260 км

Толщина ледового покрова: 3750–4200 м

Площадь: 15 800 км 2

Максимальная глубина: 1220 м

Связь с другими водоемами: отсутствует

Время изоляции: 14 млн лет

Температура воды: –2,65 °C

Открытие: 1996 г.

Первое проникновение: 2012 г.

По случайности самым близким к Востоку жильем оказалась советская, а затем российская станция «Восток», поэтому до 2015 года исследованием озера занимались в основном российские ученые. По этой же причине пробы озерной воды хранятся в России. И по той же самой причине продолжать исследования становится все сложнее. По мере того как российское правительство сокращает финансирование антарктических исследований и не поддерживает международное сотрудничество в науке, шансов узнать, как устроена странная жизнь в озере Восток, становится все меньше.

Подледных озер в Антарктиде обнаружено больше четырехсот, все они похожи: жидкая вода под многокилометровым ледяным панцирем. Но Восток обширнее прочих: площадь оценивается в 15 800 км 2 – это больше Онежского озера. В 1994-м Восток нашли, в конце перестройки начали бурить скважину, и только в 2012 году получили первые образцы воды. Из-за недокомпенсации давления в скважине (специальная технология, гарантирующая незагрязнение озера) вода попала к ученым в виде намерзшего на буровой коронке льда. Сразу после получения пробы в 2012 году начались микробиологические исследования. Львиная доля усилий ученых ушла на отсеивание контаминантов – микроорганизмов и их ДНК, попавших в озерный лед с жидкостью для бурения и позднее. К 2015 году были обнаружены фрагменты ДНК двух бактерий, насчет которых ученые были уверены: они – из Востока. Первая оказалась совершенно незнакомой биологам; ее ДНК совпала с известными последовательностями всего на 86%. Это о ней Булат говорит, что она вполне могла бы сойти за инопланетянку. Вторая бактерия, родственная Herminiimonas glaciei, оказалась более-менее знакомой ученым по ледникам Гренландии. В 2015 году ждали новых проб воды из озера, чтобы подтвердить результаты и получить новые данные. Но не дождались.

Источник

Капсула времени: какие тайны скрывает реликтовое озеро Восток

МОСКВА, 18 дек — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Одно из самых больших в мире озер находится в Антарктиде. Но увидеть его нельзя: оно запечатано сверху четырьмя километрами льда. Это озеро Восток, открытое советскими и российскими учеными. Изучая незамерзающий пресный водоем, изолированный от внешнего мира миллионы лет назад, ученые надеются узнать, как зародилась жизнь на Земле и других планетах.

Ровно 60 лет назад, 16 декабря 1957 года, советские полярники основали в самом холодном и удаленном регионе Антарктиды исследовательскую станцию «Восток». Она расположена недалеко от Южного магнитного полюса Земли на высоте 3,4 километра от уровня моря. Через эту станцию наши геофизики сделали сейсмические профили, чтобы узнать, что находится подо льдом. Среди них был Андрей Капица — брат знаменитого ведущего передачи «Очевидное — невероятное» Сергея Капицы. Исходя из полученных данных, он предположил, что в районе станции под ледником находится слой воды.

Гладкие углубления на ледяной поверхности заметили советские пилоты, обследовавшие совершенно недоступные тогда для людей районы Антарктиды. Они называли их озерами и использовали для навигации. Как позже выяснилось, это действительно проекции озер на поверхности ледника.

Долгое время ученые думали, что под толщей льда находятся небольшие и разрозненные участки воды. Лишь спустя почти сорок лет после первых геофизических исследований, в 1994 году, Андрей Капица сообщил об открытии в Антарктиде гигантского озера, сравнимого по размерам с Ладожским.

Опасность заражения

К этому моменту на станции «Восток» уже работала буровая скважина 5Г. Закладывая ее, полярники, разумеется, не знали о том, что у них под ногами находится последнее «белое пятно» на планете. Они хотели достать лед с разных глубин и реконструировать по содержащимся в нем газовым и твердым включениям климат прошлых эпох. Скважину заливали смесью керосина с фреоном, которая не замерзала и позволяла сдерживать горное давление. Фреон же к тому времени был признан опасным для атмосферы и запрещен, согласно Киотскому протоколу. На этом основании, а также опасаясь загрязнения озера химикатами и микроорганизмами с поверхности, международное научное сообщество запретило России бурить дальше и рекомендовало разработать более чистую методику. Скважину 5Г законсервировали в феврале 1998 года, когда до озера оставалось около 130 метров льда.

Потребовалось восемь лет, чтобы доработать технологию и доказать, что буровой снаряд и заливочная жидкость ни при каких обстоятельствах не окажутся в озере, а пробы будут отбирать строго внутри скважины.

Вскрытие показало

За время вынужденного простоя российские ученые выяснили об озере Восток практически все, что позволяли дистанционные методы. От дневной поверхности его отделяют 3,7 километра льда. Водная чаша вытянута на 290 км и разделена на две части. Южная — меньше по размеру, но глубокая: порядка 800-1000 метров. Северная часть, большая и мелководная, имеет глубину 300 метров. Геофизики воссоздали рельеф озерного котлована и выяснили, что он приурочен к довольно молодому разлому в земной коре.

Бурение возобновили зимой 2006-го. Дважды обрывался буровой снаряд, а когда его не удалось достать, скважину пришлось начинать наклонно с места обрыва, чтобы обойти проблемный участок. Поверхности озера достигли 5 февраля 2012 года на глубине 3769,3 метра.

Второй раз водоем вскрывали 15 января 2015 года. Поднятые из озера образцы тщательно изучили, в том числе на наличие живых организмов. Интерес ученых понятен. «Главная цель проникновения в озеро — поиск необычной формы микробной жизни, которая может обитать в экстремальных условиях при давлении до 400 бар и температуре, близкой к точке замерзания, без света, без растворенного в воде органического углерода, при сильно разбавленных ионах основных веществ, длительной изоляции от поверхностной биоты в течение как минимум 14 миллионов лет и, вероятно, при избытке растворенного кислорода», — пишет в статье по итогам исследования руководитель работ Сергей Булат, заведующий лабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова.

После очистки образцов в них определили 49 ДНК разных филотипов бактерий, большинство из которых, как выяснилось, оказались поверхностными, и только два заинтересовали ученых. Один тип ДНК похож на водную бактерию Janthinobacterium sp., другой принадлежит неизвестному виду и имеет сходство с известными микроорганизмами менее чем на 86%.

Есть ли жизнь на Марсе

Какие-либо выводы из этих находок биологи пока не делают. В сущности, пока непонятно даже, обитаемо ли озеро. Настоящий прорыв случится, когда достанут пробы воды у дна, где она теплее и насыщена минеральными питательными веществами. Желательно также взять образцы донных осадков, где, предположительно, бьют горячие источники. Об их существовании ученым поведал озерный лед, намерзший внизу ледника. В нем обнаружили кристаллы минералов, которые образуются в гидротермах. Но такой прорыв случится не раньше, чем будет изобретена технология «чистого бурения», позволяющая достать ничем не загрязненную воду. Вот почему на станцию «Восток» каждый год приезжают участники Российской антарктической экспедиции, чтобы в реальных условиях попытаться решить эту сложнейшую задачу.

Ученые полагают, что озеро Восток существовало до обледенения материка, а значит, в нем могут сохраниться потомки древних организмов, которые обитали там до изоляции. Объект интересен и с точки зрения космологии, так как представляет собой модель водоема на других планетах и их спутниках, где подо льдом могла зародиться жизнь.

Сколько тайн скрывает озеро Восток — покажет время, но уже сейчас очевидно, какое огромное научное и общественное значение для всего мира имеет этот уникальный объект, к которому мы пробились сквозь километры льда, и как важно сохранить его чистым.

Источник

Восток и его обитатели: тайны подледного озера Антарктиды

Если бы мы показали ДНК организма, обнаружение которого мы подтвердили в 2016 году, не предупредив о том, откуда он… Нас бы спросили, с этой ли он планеты», — говорит генетик-микробиолог Сергей Булат. Микробиота антарктического озера Восток должна быть уникальна, как и само озеро, миллионы лет отрезанное от мира многокилометровым слоем льда. Из-за своих размеров оно вызывает интерес астробиологов, поскольку может служить моделью потенциально обитаемых подледных водоемов спутников Юпитера и Сатурна — Европы и Энцелада.

Озеро Восток

Координаты: 78°28′ ю.ш., 106°48’в.д.
Тип: подледное рифтовое озеро
Расстояние до побережья: 1260 км 2
Максимальная глубина: 1220 м
Связь с другими водоемами: отсутствует
Время изоляции: 14 млн лет
Температура воды: -2,65 °C
Открытие: 1996 г.
Первое проникновение: 2012 г.

По случайности самым близким к Востоку жильем оказалась советская, а затем российская станция «Восток», поэтому до 2015 года исследованием озера занимались в основном российские ученые. По этой же причине пробы озерной воды хранятся в России. И по той же самой причине продолжать исследования становится все сложнее. По мере того как российское правительство сокращает финансирование антарктических исследований и не поддерживает международное сотрудничество в науке, шансов узнать, как устроена странная жизнь в озере Восток, становится все меньше.

Подледных озер в Антарктиде обнаружено больше четырехсот, все они похожи: жидкая вода под многокилометровым ледяным панцирем. Но Восток обширнее прочих: площадь оценивается в 15 800 км 2 — это больше Онежского озера. В 1994-м Восток нашли, в конце перестройки начали бурить скважину, и только в 2012 году получили первые образцы воды. Из-за недокомпенсации давления в скважине (специальная технология, гарантирующая незагрязнение озера) вода попала к ученым в виде намерзшего на буровой коронке льда. Сразу после получения пробы в 2012 году начались микробиологические исследования. Львиная доля усилий ученых ушла на отсеивание контаминантов — микроорганизмов и их ДНК, попавших в озерный лед с жидкостью для бурения и позднее. К 2015 году были обнаружены фрагменты ДНК двух бактерий, насчет которых ученые были уверены: они — из Востока. Первая оказалась совершенно незнакомой биологам; ее ДНК совпала с известными последовательностями всего на 86%. Это о ней Булат говорит, что она вполне могла бы сойти за инопланетянку. Вторая бактерия, родственная Herminiimonas glaciei, оказалась более-менее знакомой ученым по ледникам Гренландии. В 2015 году ждали новых проб воды из озера, чтобы подтвердить результаты и получить новые данные. Но не дождались.

Зимой 2015−2016 года у российской антарктической экспедиции начались проблемы: правительство, ранее планировавшее антарктические исследования по крайней мере до 2020 года, перестало выделять средства. Это решение связывают с «поворотом к северу» — интересом российского правительства к Арктике в ущерб другим направлениям деятельности. Даже памятная дата — 200-летие открытия Антарктиды Беллинсгаузеном и Лазаревым — не помогла привлечь в российскую Антарктиду деньги.

Выжимая последнее

Все, что осталось Сергею Булату — крупному специалисту по организмам, живущим при низких температурах, — пробы озерного льда, добытые в 2012—2015 годах. К счастью, в НИЦ КИ ПИЯФ есть оборудование и технологии, позволяющие изучать замерзшую воду Востока, не допуская загрязнения. Ученые усовершенствовали методику работы, составили библиотеки контаминантов. В этих библиотеках хранятся данные о микроорганизмах из жидкости, которой омывали пробы льда, организмах, обитающих в чистых комнатах, в реагентах и материалах, которые используются для анализа. В ходе исследования старых проб в 2018 году обнаружили третьего возможного обитателя Востока — бактерию (бациллу) marini Lactobacillus sp. Но вопросов об этой бактерии больше, чем ответов. Бациллы — гетеротрофные организмы, то есть питаются органикой, которой в воде Востока почти нет. Может быть, в глубине озера есть области, более насыщенные питательными веществами? Может быть, жизнь там более разнообразна, чем полагают?

Холодно, но жить можно

Условия в озере Восток очень специфические. Огромное давление (около 400 атмосфер) не позволяет воде замерзать при постоянной температуре на 2−3 градуса ниже нуля. Эти условия некомфортны для людей, но для жизни вообще вполне нормальны. Нижний температурный порог для деления клеток — 255 К (-18 °C), а метаболизм может продолжаться даже при охлаждении до -33 °C. Что касается давления, то глубоководные организмы справляются и не с такими его значениями.

Главным фактором, ограничивающим жизнедеятельность в воде Востока, должен быть недостаток источников энергии. В озеро никогда не проникает солнечный свет, а значит, там не могла сложиться обычная для неглубоких водоемов экосистема с фотосинтезирующими организмами в начале пищевой цепи. Органики в озерной воде почти нет — по крайней мере по результатам анализа кернов озерной воды. То живое, что может там жить, должно уметь питаться растворенными в воде минеральными веществами, которых в Востоке тоже мало. Организмы, которые получают энергию, окисляя неорганические вещества, встречаются во многих (буквально) темных уголках планеты — на большой глубине в океане, в почве, в пещерах. Поэтому обнаружение гетеротрофной marini Lactobacillus sp. так смутило ученых.

Туманные перспективы

Узнать больше об уже обнаруженных в озере Восток организмах можно было бы, вырастив их в лаборатории. Однако сделать это очень сложно: нужно создать и поддерживать очень специфические условия — давление, температуру, состав воды, благоприятные для этих существ в природе. В России лабораторий, которые могли бы взяться за эту работу, нет, а поделиться льдом Востока с зарубежными коллегами пока не удается — мешают бюрократия и ограничения на работу с иностранными учеными.

Пока прогресса в этой области не предвидится, на самой станции «Восток» готовятся большие изменения к лучшему. После затишья 2016−2018 годов заговорили о модернизации станции, нашлись деньги на строительство новых жилых модулей, были испытаны аэросани, которые должны доставить модули вглубь континента. Все это должно улучшить жизнь полярников, но вряд ли поможет возобновить исследование озера Восток. Скважина, пробуренная в 1989—2012 годах, предположительно непригодна для проникновения в озеро. Вероятно, к воде нужно бурить новую скважину и использовать при этом новую, стерильную жидкость для бурения. Заниматься этим пока никто не планирует. Озеро Восток со своими неведомыми обитателями останется нетронутым в ближайшее время.

Но есть и хорошие новости. Годы работы микробиологов и генетиков над льдом Востока дали больше, чем три бактерии: они дали методику работы с деликатным материалом и технологию обнаружения контаминантов. Если однажды к заповедному озеру снова пробурят скважину, ученые будут готовы искать в новых пробах жизнь. И если когда-нибудь межпланетная станция привезет на Землю воду подледного океана Европы или Энцелада, те же методы можно будет применить, чтобы проверить, окажется ли в них что-нибудь живое и внеземное.

Источник