Меню

Озеро под слоем льда



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.

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 км2 — 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.

Три километра вниз Пробуренная российскими полярниками скважина позволила взять пробы льда, который прирастает на «потолке» озера из озерной воды. О том, что происходит ниже — в толще воды и тем более возле дна, можно только предполагать. Возможно, там находятся геотермальные источники, дающие пищу обитателям озера.

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.

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?

Читайте также:  Двое ночью у озера

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.

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

В Гренландии ученые обнаружили покрытое льдом дно древнего озера

С помощью радара и других инструментов для проникновения в лед ученые обнаружили «ископаемое озеро», сохранившееся под ледниковым щитом Гренландии на глубине около полутора километров. Это первое открытие такого рода и бесценный источник информации для геологов, биологов и экспертов, работающих в других сферах.

«Байкал» эпохи динозавров

Согласно пресс-релизу Колумбийского университета, это древнее озеро сейчас представляет собой бассейн, похороненный под гигантским слоем льда.

Когда-то же его площадь составляла около 7100 кв. км, что сопоставимо с площадью трех мегаполисов, таких как Москва. В некоторых местах глубина водоема достигала 250 метров. Озеро постоянно подпитывали более дюжины ручьев. Это мало напоминает то, как выглядит современная Гренландия, но миллионы лет назад остров, вероятно, выглядел именно так.

Однако в конце концов это озеро покрылось льдом, чтобы никогда больше не увидеть дневного света. Когда именно это произошло, ученые точно не знают.

Новое исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, показывает, что дно озера теперь погребено на глубине 1,8 км под слоем льда. Вода, некогда наполнявшая этот древний бассейн, вероятно, давно ушла, вытесненная ледяными массивами, но на дне по-прежнему сохранился осадок.

Читайте также:  Карта глубин озера бросно

Пробиваясь сквозь лед

Ученые и раньше открывали подледниковые озера как в Гренландии, так и в Антарктиде. Разница в том, что недавно обнаруженное дно ископаемого озера абсолютно сухое. Здесь не осталось ни капли жидкой воды. К тому же водоем расположен на скалистых склонах Гренландии. Согласно пресс-релизу, подобного ни здесь, ни где-либо еще ученые никогда ранее не обнаруживали.

Данные, использованные исследователями, совершившими удивительное открытие, были собраны в рамках операции NASA IceBridge. В ходе этой программы ученые провели съемку ледникового покрова Гренландии на малой высоте с помощью проникающих через лед радаров и инструментов, способных измерять гравитационные и магнитные аномалии.

Радар позволил ученым создать топографическую карту поверхности Земли под ледяным покровом. Гравитационные изменения показали, что дно бассейна имеет большую плотность, чем окружающие породы, которые являются твердыми и метаморфическими. А поскольку осадки менее магнитны, чем твердая порода, исследователи смогли создать подробную карту отложений, устилающих дно бассейна.

Машина времени

Данные свидетельствуют о том, что дно древнего озера на северо-западе Гренландии имело глубину от 50 до 250 метров. Толщина слоя отложений на дне, вероятно, составляет около 1,2 км. Это говорит о том, что останки водной флоры и фауны накапливались здесь в течение сотен тысяч лет, а возможно, и миллионов — до начала ледникового периода в Гренландии.

Топографические особенности позволили команде идентифицировать по крайней мере 18 бывших русел ручьев, которые когда-то впадали в озеро вдоль его северного берега. Возможный выходящий поток также был замечен южнее.

В пресс-релизе Гай Паксман, научный сотрудник обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета, который руководил исследованием, заявил, что его команда до сих пор не смогла установить точный возраст озера. Однако если ученые смогут добраться до этих отложений, они смогут понять, когда данная территория была покрыта льдом, а когда нет.

Источник

Forskning (Норвегия): что скрывается под тысячами метров льда в Антарктиде?

Антарктические подледные озера простираются в кромешной тьме и в полной изоляции от окружающего мира, и потому могут таить в себе уникальные экосистемы. Ученые не исключают, что подо льдом может быть жизнь. Почему озера не замерзают и как они помогут нам в освоении космоса, рассказывает Forskning.

Хотя Антарктический континент покрыт льдом толщиной в несколько километров, он скрывает ландшафт с сотней больших и маленьких озер с незамерзающей водой.

Самое известное среди них — Восток, крупнейшее озеро, которое ученые обнаружили под слоем льда на глубине более 4 тысяч метров. Его длина — 250 километров, а глубина — 900 метров.

Некоторые из этих озер простираются в кромешной тьме и в полной изоляции от окружающего мира, и потому могут таить в себе экосистемы, очень долгое время никак не контактировавшие с известными нам. Согласно новому исследованию, опубликованному в издании Science Advances, между льдом и скальной породой в Антарктиде скрываются около 250 озер.

Эти озера очень интересны ученым, которые исследуют возможности существования жизни в других местах нашей Солнечной системы. Например, подо льдом на замороженном спутнике Юпитера Европе вполне могут быть жидкие моря, и НАСА недавно решило послать туда зонд в 2024 году.

Два исследователя из Кембриджского университета теоретически оценили, насколько вероятно, что эти озера с их экстремальными условиями могут породить и поддерживать жизнь.

Жизнь подо льдом?

Несколько озер уже исследовали на предмет наличия микроорганизмов, и, хотя точных выводов пока нет, похоже, что кое-где там может быть микроскопическая жизнь — например, бактерии.

По информации Nature, бактерии были обнаружены в озере Мерсер, расположенном на глубине 1000 метров подо льдом. Но это озеро менее изолировано, чем, вероятно, другие подледные озера.

Читайте также:  Байкал озеро куда сходить

В то же время вполне возможно, что в озере Восток есть пока не обнаруженные бактерии. Но, согласно исследованию, проведенному в 2016 году, очень трудно добыть оттуда совершенно чистые пробы воды, не загрязнив их микроорганизмами по дороге.

Как сообщалось на интернет-ресурсе Livescience, в 2017 году в озере Восток обнаружили микроорганизмы нескольких типов.

Могут ли в этих озерах существовать более сложные формы жизни, пока не ясно.

Но откуда там вообще берется жидкая вода?

Давление и тепло

Сверху на эти озера всем весом давит лед. Между тем у льда есть свойство таять под давлением — это явление называется режеляцией.

Таким образом, крайний слой льда тает, но давление при этом остается настолько сильным, что вода в подледных озерах не замерзает обратно, хотя ее температура и опускается сильно ниже нуля.

Кроме того, озера находятся в глубине земной коры, и их нагревают недра планеты. Например, озеро Восток расположено на 500 метров ниже уровня моря.

Этот нагрев снизу создает течения, которые могут разносить по озеру питательные вещества. Согласно новому исследованию в Science Advances, питательные вещества поступают в том числе и из тающего сверху льда.

Течения вполне могут создать достаточную для распространения питательных веществ и кислорода циркуляцию. Вероятно, ее хватает, чтобы поддерживать жизнь в микроорганизмах.

Новые исследования дают подсказки, где в этих озерах лучше искать потенциальную жизнь. У озер, расположенных под толщей льда менее 3,1 тысяч метров, будет довольно застойный верхний непосредственно соприкасающийся со льдом слой воды. Он мало смешивается с остальной водой. Поэтому ученые рекомендуют брать пробы из слоя минимум на метр ниже.

Все равно остается много вопросов о том, что происходит в этих подледных озерах. В будущем, возможно, ученые пробурят скважины к одному из них — озеру CECs, названному в честь Научно-исследовательского центра в Чили (Centro de Estudios Cientificos i Chile), чьи сотрудники его обнаружили.

Источник

Подо льдом Гренландии нашли древнее озеро

Облик нашей планеты постоянно меняется и когда-то давно ее поверхность выглядела совершенно не так, как сейчас. Например, тысячи лет назад Гренландия, которая считается самым большим островом Земли, не была покрыта толстым слоем льда и снега. Об этом свидетельствуют останки пыльцы и других древних материалов, которые то и дело обнаруживаются учеными в окрестностях острова. Поэтому не удивительно, что подо льдом Гренландии исследователи постоянно обнаруживают то древние реки, то целые озера. Недавно американским ученым удалось найти там озеро, которое когда-то занимало площадь около 7 100 квадратных километров. В озере уже нет воды, но по своей сути она является «капсулой времени», которая может рассказать как о прошлом, так и будущем нашей планеты.

Скрытое озеро под Гренландией

Об обнаружении древнего озера подо льдами Гренландии было рассказано в научном издании ScienceAlert. Сделано это было в рамках научной миссии NASA IceBridge. В ее рамках исследователи изучают обледенелые участки Земли при помощи спутников ICESat. Они отправляют в сторону Земли радиоволны, которые по-разному отражаются в зависимости от свойств поверхности. Благодаря этой технологии ученые обнаружили подо льдом Гренландии слой рыхлой породы толщиной до 1,2 километра. Они быстро смекнули что, скорее всего, имеют дело со дном древнего озера, глубина которого составляет около 250 метров.

Древнее озеро получило название бассейн Кэмп-Сенчури, потому что неподалеку от нее находится одноименная исследовательская база. Рядом с огромным озером ученые также обнаружили сеть примерно из 18 рек, которые когда-то давно наполняли его водой. К большому сожалению, определить точный возраст найденного озера нельзя. Дело в том, что площадь льда на территории Гренландии менялась очень часто, то она покрывала почти всю территорию, то практически полностью исчезала. Возраст озера может составлять как сотни тысяч, так и миллионы лет.

Источник