ANTARKTYKA

Antarktyka :: Ciekawostki :: Jezioro Wostok

Jezioro Wostok

Jezioro Wostok to najbardziej niedostępny zbiornik wodny świata. W rzeczywistości nikt go jeszcze nie widział, nie dotarła do niego żadna sonda ani próbnik. Jednak dzięki najnowszym metodom badań odległościowych wiemy już o nim całkiem wiele i poznajemy je coraz lepiej. Po przetworzeniu uzyskanych w ten sposób danych możemy oglądać na ekranach komputerów przestrzenny kształt jego misy, miąższość osadów dennych, typ podłoża zalegających na dnie jeziora, znamy również parametry fizyko-chemiczne wody, zawartość tlenu, temperaturę itd. Z technicznego punktu widzenia naukowcy już teraz mogliby dowiercić się do jego wód, lecz sami przerwali prace zaledwie 120 metrów ponad powierzchnią jeziora. Dlaczego? O tym za chwilę.

Wróćmy do tego jak doszło do odkrycia tak nietypowego w skali całego naszego globu zbiornika? Wszystko zaczęło się ponad 30 lat temu we wschodniej części Antarktyki, w okolicach radzieckiej (wówczas) stacji Wostok. Stacja ta, nazwana tak dla upamiętnienia rosyjskiego statku „Wostok”, który pod dowództwem kapitana Fadieja Ballingshausena pływał po wodach antarktycznych na początku XIX wieku jest zlokalizowana w odległości 1400km od wybrzeża Oceanu Indyjskiego, na pozycji 78°28`S i 106°48`E.
 
Panują tam najcięższe warunki klimatyczne na ziemi. Okolica ta nazywana jest Biegunem Zimna. W czerwcu 1983 roku zanotowano tam najniższą temperaturę na ziemi –89,3°C. Słupek rtęci nie podskoczył tu nigdy wyżej niż do –22°C.
 
Pierwszymi informacjami sugerującymi istnienie wielkiego, podlodowego zbiornika były zdjęcia satelitarne kopuły lodowej wykonane w latach 1974-75, na których widać było wyjątkowo płaski obszar lodu wyraźnie odcinający się od otaczającej go powierzchni. Wyniki standardowych badań sejsmicznych podłoża skalnego pod lądolodem stawały się coraz ciekawsze, sygnalizując obecność „czegoś dziwnego” głęboko pod lodową pokrywą. Zakres metod badawczych wzbogacono o radio-echosondowanie (echo radiowe). Porównanie wyników uzyskanych tą metodą z danymi lotniczymi oraz zdjęciami satelitarnymi dało naukowcom 100% pewności. Pod lodem, na głębokości ponad trzech kilometrów znajduje się wielkie jezioro. Metodami radio-echolokacji przebadano znaczną część powierzchni kontynentu antarktycznego i odkryto około 100 mniejszych i większych jezior podlodowych, leżących na głębokości poniżej 2 kilometrów pod powierzchnią lodu. Jeśli jezioro ma długość nie mniejszą niż 10km przykrywająca go warstwa lodu jest płaska, gdyż lód jako substancja plastyczna, przybiera taki właśnie kształt „pływając” po powierzchni wody. Leżąc na podłożu skalnym jego powierzchnia zewnętrzna jest bardziej pofalowana nieraz nawet i górzysta. Masa lodu zalegająca ponad jeziorem jest tak wielka, że gigantyczne ciśnienie wcisnęło je głęboko pod powierzchnię oceanu. Górna granica poziomu wody znajduje się 300-600m pod poziomem morza. Południowe obszary jeziora są znacznie głębsze. Głębokość jeziora a właściwie odległość pomiędzy dnem a „sufitem” waha się od 1200 do zaledwie kilkudziesięciu metrów.
 
Jaka jest przyczyna, że woda zalegająca się na takiej głębokości i w taki warunkach fizycznych jest w stanie ciekłym? Próbuje to wytłumaczyć kilka hipotez. Jedna z nich mówi o cieple geotermalnym ogrzewającym poprzez skalne podłoże znajdującą się nad nim wodę inna znów o wielkich ciśnieniach, jakie wywiera naciskająca masa lądolodu na wodę utrzymując ją w takim stanie skupienia.

Rozpoczęto wiercenia. Jako antyzamarzacza podczas wierceń Rosjanie używali kerozyny (składnik paliwa lotniczego), którą wlewano do otworu wiertniczego aby wiertło nie utknęło w wiecznej zmarzlinie, zanieczyszczając tym samym lód w bezpośrednim sąsiedztwie odwiertu.

Dotychczas badania jeziora Wostok prowadzono tylko metodami odległościowymi: sejsmicznymi i echa radiowego (radio-echolokacja). Lód jest dosyć dobrym ośrodkiem do rozchodzenia się fal radiowych, a sprzyja temu dodatkowo bardzo niska i stabilna temperatura, panująca wewnątrz antarktycznej pokrywy lodowej.
 
Na podstawie badań geofizycznych przeprowadzonych przez rosyjskie ekspedycje udało się zgromadzić następujące dane o tym jeziorze:

- grubość warstwy lodu nad powierzchnią jeziora waha się od 3750 do 4350m
- powierzchnia jeziora wynosi 16900km²
- batymetryczna struktura jeziora wyraźnie dzieli je na dwie części: głębokowodną w części południowo-wschodniej oraz
  płytszą na północnym-zachodzie
- najgłębsze miejsce w jeziorze znajduje się w jego południowo-zachodniej części i sięga 1200m
- zachodnia linia brzegowa jeziora jest bardzo urozmaicona, obfituje w zatoki, półwyspy, przylądki, podczas gdy brzeg
  wschodni jest ubogi, ma charakter wyrównany i gładki
 
Z rdzeni lodowych pochodzących z odwiertu do głębokości 3611m pobrano próbki lodu i wykonano badania laboratoryjne. Przeanalizowano przewodnictwo, zawartość stabilnych izotopów (tlenu i deuteru), podstawowych jonów a także opisano unikalne mikroorganizmy uwięzione w warstwach lodu ponad jeziorem. Ich wiek ocenia się prawie pół miliona lat. W czasach historycznych gnane wiatrem mikroorganizmy osiadły na powierzchni śniegu i następnie przez tak długi czas przedostawały się wraz ze śniegiem przemieniającym się pod wpływem ciśnienia w lód na głębokość ponad 3 kilometrów. Analiza izotopowa i zawartość gazów wskazała, że lód z poziomu pomiędzy 3538 a 3539m pochodzi już z zamarzniętej ponownie wody z podlodowego jeziora a nie ze skumulowanego przez setki tysięcy lat śniegu, pochodzącego „z góry”. Wydobyte z tego lodu mikroorganizmy pochodzą więc z wód jeziornych.
 
Prawdopodobnie w wodach jeziora żyją bakterie, które dostały się tam właśnie z lodu topiącego się na granicy fazy woda-lód. Niewykluczone, że mikroorganizmy zasiedlające głębsze partie jeziora oraz jego osady denne są jeszcze starsze. Odkrycie to daje naukowcom perspektywy do badań unikalnej mikroflory bakteryjnej, która pozostawała izolowana od reszty biosfery przez nawet milion lat !
 
Obliczenia wykonane na podstawie zawartości powietrza w rdzeniach lodowych wskazują na coś, czego zupełnie się nie spodziewano we wcześniejszych rozważaniach teoretycznych. Wody jeziora Wostok są bardzo dobrze nasycone tlenem! Zawartość tego gazu rozpuszczonego w wodzie szacuje się na od 70-1300 mg 02/l!! (dla porównania w warunkach standardowych wynosi ono około 10-12 mg 02/l). Molekularna analiza oparta na technikach PCR, analizująca zawartość DNA w lodzie ponad jeziorem Wostok wskazuje na wyjątkowe ubóstwo mikroorganizmów. Bardzo niska zawartość DOC (rozpuszczonego węgla organicznego) łącznie ze specyficzną zawartością DNA wskazuje na większe prawdopodobieństwo występowania tam form autotroficznych niż heterotroficznych.

Porównanie jeziora Wostok (dane zaprezentowane przez naukowcór rosyjskich na konferencji antarktycznej w 2004 roku) z jeziorem Bajkał:
 
 

Wostok

Bajkał

Długość

250 km

670 km

Szerokość

60 km

73 km

Maksymalna głębokość 

1200 m

1620 m

Długość linii brzegowej

-

2000 km

Powierzchnia

16900 km²

31500 km²

Objętość

1800 km³

23000 km³

Położenie względem pow. morza

- 600 m

+ 400 m

Zasolenie wody 

<0,10‰

słodka

Temperatura wody

- 2,65°C

+4-16°C

Zawartość tlenu

70-1300 mgO2/l (!)

10-12 mgO2/l

Ciśnienie

350 bar

zależne od głęb.



Badania jeziora Wostok mogą przyczynić się do dokładniejszego poznanie przebiegu globalnych zmian klimatycznych na przestrzeni prawie pół miliona lat. Dla biologów mogą być podstawą do poznanie ewolucji życia izolowanego od „naszego” a zmagającego się z ekstremalnymi warunkami: niską temperaturą, wielkim ciśnieniem, wieczną ciemnością, ubóstwem składników pokarmowych. Aż w wreszcie dane o jeziorze mogą posłużyć jako analogia środowisk na innych planetach lub księżycach w naszym układzie słonecznym (np. na Europie - jednym z księżyców Jowisza, o którym wiemy, że pokryty jest lodem). Dokładne zbadanie pierwotnych osadów dennych pochodzących z najgłębszych partii jeziora, których wiek szacuje się na 30 milionów lat (!) może być kluczem do poznania początków życia na naszej planecie.
 
Na skutek krytycznych głosów naukowców oraz międzynarodowej opinii publicznej wspólnie zadecydowano o wstrzymaniu wierceń na głębokości 3650m, zaledwie około 100m od celu. Stwierdzono, że nie dysponujemy jeszcze dziś technologią, która pozwoli dostać się do izolowanych wód jeziora Wostok w sposób sterylny. Stanęliśmy przed niepowtarzalna okazją do zbadania „innego, równoległego świata”, który może okazać się zupełnie inny od naszego. Nie możemy sobie pozwolić na jakiekolwiek, najmniejsze nawet błędy czy niedociągnięcia merytoryczne i techniczne. Obecnie główny wysiłek naukowców jest skoncentrowany na opracowaniu odpowiednich, metod badawczych, które nie dopuszczą do jakiegokolwiek zanieczyszczenia jeziora podczas kontaktu z maszynami i mikroorganizmami z „naszego świata”. W związku z tym należy bardzo dokładnie poznać, sklasyfikować i opisać wszystkie mikroorganizmy występujące na stacji Wostok, w otaczającym ją lodzie, na wszystkich poziomach wierceń a także w płynach oraz maszynach użytych do wierceń. Należy również opracować metody, pozwalające na skuteczne wykrycie aktywnych mikroorganizmów w wodzie jeziora i w osadach oraz metod przesłanie ich lub wyników obserwacji i badań na powierzchnię. (TJ)
 
 
 
Projekt, realizacja, opieka serwisowa: ARKTOS © 2012 IBB PAN ZBA