Російські вчені вдруге добралися до найглибшого і великого підлідного озера в Антарктиді. Це сталося 25 січня 2015 року на станції «Схід» о 17:12 за місцевим часом (13:12 московського), коли учасники 60-ї Російської антарктичної експедиції (РАЕ) завершили буріння свердловини в льодової товщі на глибині 3769,15 метра.
Приблизно 40 мільйонів років тому на місці озера Схід був відкритий водойму, оточений лісами. Ще за 15 мільйонів років до цього на його поверхні могли залишатися відкриті ділянки. Але тоді, швидше за все, і почалася ізоляція екосистеми озера. Як еволюціонували організми цієї екосистеми? Чи збереглися в підлідній реліктовому озері живі істоти? Ось основні питання, що хвилюють вчених.
Ідея існування підлідних озер прийшла в голову в XIX столітті російському географу (і теоретику анархо-комунізму) Петра Кропоткіна, який припустив, що з ростом тиску температура в глибоких шарах льодовиків може підвищуватися. У 1950-х радянський геофізик Микола Зубов розрахував критичну товщину льодовика, при якій його нижні шари можуть перебувати в розплавленому стані, а в 1961 році його колега Ігор Зотіков , Використовуючи теорію англійця Гордона Робіна про вертикальному перенесення холоду опускаються вниз частинками льоду, припустив можливість утворення в центральних областях Антарктиди підльодовикових озер, існуючих за рахунок надходить з надр Землі тепла.
Ідеї вчених отримали своє підтвердження на американській антарктичній станції Берд, де в 1968 році гляциологи на глибині 2164 метрів виявили рідку воду. В даний час вважається, що рідка вода в озері існує через поєднання двох факторів: глибинних теплових джерел і високого тиску надповерхностного льоду. Надалі вчені вже не сумнівалися в існуванні підлідних озер і поставили собі за мету визначення їх місцезнаходження.
До середини 1960-х років географу Андрію Капице (брату Сергія Капіци і синові Нобелівського лауреата з фізики Петра Капіци) вдалося після серії сейсмічних досліджень окреслити приблизні межі підлідного озера під станцією «Схід». У 1970-х висновки Капіци підтвердили дані радиозондирования, отримані британськими полярниками, а сумніви в існуванні озера зовсім зникли після радарних зйомок Антарктиди, проведених на початку 1990-х супутником ERS-1 Європейського космічного агентства, які показали наявність поруч з «Сходом» витягнутого плато з аномально малим перепадом висот.
Полярникам пощастило з вибором місця для станції. Лід на «Сході» почали бурити практично з моменту заснування станції. Уже в 1960 році на станції за допомогою термобура (використовує надзвукову високотемпературну газову струмінь) досягли глибини 50 метрів. Через низьку температуру льоду прогресу в роботах не було аж до 1967-го, коли на «Сході» в ході 13-й САЕ фахівці Гірничого університету (Санкт-Петербург) застосували новий термоелектробур «ТЕЛГА-1». Уже в 1970-м гляциологи досягли глибини 506 метрів, з кожним роком удосконалюючи техніку буріння.
Свердловину 5Г-1 почали бурити тільки в 1989-му спільними зусиллями радянських, французьких і американських вчених. У 1990 році в ході 35-ї САЕ була досягнута глибина 1250 метрів. У 1992-му вчені перейшли на менший діаметр свердловини, а в 1995 році, в інтервалі 2755-3350 метрів, фахівці змінили теплової спосіб буріння на механічний. Тоді ж в Інституті мікробіології Російської академії наук розробили прилад, який дозволяє добувати стерильні зразки льоду зі свердловини безпосередньо після буріння.
У 1998 році Міжнародний науковий комітет з антарктичних досліджень виніс рекомендації Росії призупинити буріння на станції «Схід». Це було зроблено з побоювання занести мікроорганізми з поверхні Землі в підлідну екосистему, закриту, як вважається, від зовнішнього світу останні кілька мільйонів років (називається період від 400 тисяч до 20 мільйонів років). Тоді експерти вирішили, що антифриз (що складається з гасу, спирту та інших токсичних сполук), який використовується для заповнення свердловин при бурінні, може просочитися в підлідної озеро навіть незважаючи на те, що в порівнянні з об'ємом води, що міститься в Сході, частка токсичної рідини, яка могла б потрапити в озеро, була б мізерно малою.
Деякі вважали, що рішення комітету про припинення буріння на «Сході» було продиктовано політичними мотивами, згідно з якими західні дослідники не хотіли віддавати пріоритет в антарктичних дослідженнях російській стороні, оскільки це могло призвести до обмеження фінансування аналогічних іноземних проектів. Проте російські вчені прислухалися до західних колег і в 1999 році зупинили буріння на глибині близько 3645 метрів, не дійшовши приблизно 125 метрів до поверхні озера.
Роботи на свердловині поновилися тільки в 2006 році після узгодження російською стороною з західними партнерами нової технології екологічно чистого буріння, розробленої в 2003-му в Гірському університеті. У 2007 році через поломки лебідки та кабелю термобурового снаряда роботи були зупинені . У 2008-му сталася ще одна аварія - на цей раз обірвався буровий снаряд. Для його вилучення з свердловини полярникам довелося її розширити і заповнити 300 літрами етиленгліколю.
Незважаючи на всі труднощі, 5 лютого 2012 року вчені повідомили, що досягли на позначці 3769,3 метра озера Схід. Тоді вчені взяли проби води, які відправили на дослідження. Однак потім полярники виявили, що глибина свердловини спочатку збільшилася на 592,6 метра і потім опустилася на 230 метрів. Це сталося через те, що в товщі льоду утворився розрив, куди пішов антифриз, а місце, що звільнилося заповнила вода. Також могла зіграти свою роль і висока швидкість підйому снаряда, захопившись за собою частину води з озера.
Можливості вчасно виправити ситуацію у полярників не було: у них закінчувався фреон (виступаючий як навантажувач заливальної бурової рідини) і підходив час заключного в сезоні рейсу літака на станцію «Прогрес». Буріння влітку 2012 року вчені почали з глибини 3406 метрів. На ділянці до цієї позначки бур виходив із замороженого раніше ділянки свердловини в нову; згодом дане відхилення буріння від старої траєкторії призвело до того, що глибина тунелю до озера Схід виявилася на 15 сантиметрів коротше попередньої.
В середині грудня 2014 року вчені почали свої роботи з позначки 3724 метрів і призупинили їх 14 січня 2015 го, перебуваючи всього в чотирьох метрах від поверхні озера. До 21 січня гляциологи проводили уточнюючі виміри температури, тиску і щільності заливальної рідини (суміш гасу і фреону), зазнали Пробовідбірне обладнання та виконали відеозйомку внутрішніх стінок свердловини.
Після усунення невеликих несправностей в буровій установці вранці 24 січня 2015 року вчені витягли з шахти два метрових керна, а вранці 25 січня, почавши з глибини 3767,57 метра, підняли на поверхню два льодових керна і досягли озера Схід. Оскільки антифриз легше води (його щільність дорівнює 0,91 грама на кубічний сантиметр), то він не проник в озеро, а спеціально створене низький тиск дозволило воді з Сходу піднятися вгору по свердловині.
В даний час на південному материку відкрито приблизно 300 підлідних озер. Схід - найбільше з них. Його довжина складає більше 175 кілометрів, ширина - близько 65 кілометрів і глибина - за різними оцінками, до 1,2 кілометра. Загальний обсяг води в озері перевищує 6,1 тисячі кубічних кілометрів. Для порівняння, площа, яку займає найглибшим природним сховищем прісної води в світі - озером Байкал, дорівнює приблизно 32 тисячам квадратних кілометрів, а обсяг води в ньому - понад 23 тисяч кубічних кілометрів. Однойменна станція, на честь якої озеро і отримало свою назву, знаходиться прямо над північним краєм підлідного водойми.
Вважається, що походження структури земної кори під озером Восток може мати таку ж природу, що і у Байкалу: найбільший наземний резервуар прісної води утворився на місці розтягнення плит літосфери. Антарктична ж озеро, ймовірно, пов'язано з рифтової системою (величезними лінійними западинами в земній корі), що утворилася близько 150 мільйонів років тому на протоматеріке Гондвана.
Товщина льоду над озером неоднакова, розрізняються і температурні режими в його різних ділянках. Так, станція «Схід» і бурильна установка виявилася над ділянкою з однією з найбільших товщини льоду. За своєю структурою лід над озером відрізняється в залежності від висоти: верхні шари включають в себе частинки міліметрових розмірів і містять в декілька сот разів більше газів, ніж шари, що безпосередньо прилягають до озера.
Температура води в озері становить мінус два-три градуси Цельсія при тиску в 400 разів вище атмосферного. У ній приблизно в 100 разів більше кисню, ніж у звичайній земній воді. Це створює вкрай екстремальні, з точки зору істот, що мешкають на поверхні Землі, умови для можливої життя в озері.
Однак не тільки на Землі є місця з такими умовами. У Сонячній системі існування рідких підлідних океанів вчені підозрюють у супутників Юпітера - Європи, Каллісто і Ганімеда, місяців Сатурна - Енцелада і Титана, а також інших супутників. Всі ці місяця покриті шаром льоду (водяного або вуглеводневої), під яким можуть розташовуватися океани. Умови в таких водоймах можуть виявитися схожими на такі в озері Восток, і якщо в останньому буде виявлено життя, то ймовірність її наявності на далеких місяцях підвищиться на порядок. Однак, на відміну від озера Схід, рідина на супутниках існує, як вважається, з інших причин, в основному через розігрівають припливів. Цей же механізм називається і тоді, коли розглядається можливість існування життя на далеких екзопланетах.
Незважаючи на десятиліття буріння, дані по виявленню слідів живих істот в озері поки більш ніж скромні. Тут варто відзначити два основні результати. Про перший було повідомлено в 2004 році російськими і французькими вченими, які на глибині до 3607 метрів виявили сигнали термофільної бета-протеобактерии Hydrogenophilaceae thermoluteolus. Ця істота комфортно живе при температурі близько 50 градусів Цельсія. Ймовірно, воно могло потрапити в лід з геотермальних джерел підлідного озера.
У 2013 році той же мікробіолог, хто брав участь в роботі, опублікованій в 2004-му, повідомив про виявлення в зразках з Сходу невідомої науці ДНК, але потім спростував свої слова. Інші дані про знаходження слідів мікроорганізмів нерідко оперують інформацією статистики, за якою складно відрізнити присутність дійсно унікальних організмів від привнесених ззовні. Так, вчені з США заявляли, що виявили в витягнутих на поверхню зразках Надозерна льоду фрагменти ДНК і РНК, що нібито свідчать про можливість існування в озері багатоклітинних істот.
На жаль, учасники та організатори 60-й РАЕ серйозно стурбовані подальшою долею свого дослідження. Один з учасників експедиції Олексій Екайкін навіть написав про це в блозі в LiveJournal. «І все ж свято було трохи сумний, адже кожен з нас думав про те, що сезон може бути останнім», - повідомив полярник своїм читачам, маючи на увазі можливу зупинку фінансування роботи експедиції. Як зазначає Екайкін, фінансування РАЕ і дослідження «самого стабільного місця на планеті» (так вчений називає центральну частину Антарктиди, маючи на увазі, що «пейзаж тут (в центральній частині Антарктиди - прим." Стрічки.Ру ") не змінювався як мінімум 14 мільйонів років ») дорого обходиться бюджету, тим більше що значна частина витрат припадає на валютні операції.
«Ясна річ, бюджет верстається в рублях, а багато витрат - у валюті, курс якої, самі знаєте, який. А найдорожче обходиться Схід. Поки що мова йде не про повне закриття станції, а про згортання сезонних робіт, але для російської науки і це буде серйозним ударом », - каже полярник. Начальник РАЕ Валерій Лукін теж побоюється за майбутнє експедиції. На прес-конференції, що пройшла в Санкт-Петербурзі і присвяченій буріння озера Схід, він підкреслив, що оренда у США літака, що використовується в експедиції, обходиться в мільйон євро. Проте він додав, що у вчених вже є матеріал для лабораторних досліджень, а до озера вони будуть повертатися, коли дозволять фінанси.
Як еволюціонували організми цієї екосистеми?Чи збереглися в підлідній реліктовому озері живі істоти?
