Lake Vostok, som ligger i omedelbar närhet av den södra geomagnetiska polen av jorden, är kanske ett av de sista allvarliga mysterierna i vår värld. Vattnet i sjön, taget i isfångenskap i 20 till 14 miljoner år! tillbaka, sparade en informativ "ögonblicksbild" av det förhistoriska tillståndet på planeten Jorden. Och detta betyder att människor har möjlighet att titta på ett så avlägset förflutna, som de inte vågade drömma om. Till exempel, av vattentillståndet kommer det att vara möjligt att bedöma sammansättningen av den antika atmosfären, vulkaniska processer som skakade planeten i början av den kvartära perioden. Och till och med om de mest forntida livsformerna.
Hittills har 45 stater sina stationer i Antarktis och bedriver aktivt vetenskapligt arbete. Och ryssarna har handflatan i upptäckten av den subglaciala "reliken", nämligen flaggnavigatören för flygavskiljningen av den fjärde sovjetiska antarktisekspeditionen R. V. Robinson. Han, liksom andra piloter som senare flög från Mirny station till regionen Vostok station, såg mycket stora ytor på ytan, som skarpt skilde sig från resten och konventionellt kallades "sjöar".
De träffades alltid på samma platser, så de användes till och med för navigering. Men då tog ingen det på allvar. Samma öde väntade på hypotesen från den berömda glaciologen I. A. Zotnikov (nu motsvarande medlem av den ryska vetenskapsakademin, doktor för geografiska vetenskaper), som föreslog möjligheten att smälta tjockleken på Antarktis glaciären under dess rörelse.
Det verkar, vilken typ av sjö kan vi prata om när medeltemperaturen i Antarktis når -57 ° C. Vatten fryser vid denna temperatur utan tvekan. Men faktum är att sjön inte är belägen på ytan utan under ett 4 kilometer islager. För att säga sanningen, även när dessa platta slättar upptäcktes av piloterna, kallade de dem sjöar för en yta som liknar en sjö från en höjd. Det hände så att det var över en sådan sjö, utan att ens veta det, att deltagarna i den sovjetiska polarekspeditionen inrättade Vostok-stationen 1957 (sjön fick samma namn 1993).
Till och med A. Kapitsa, då en nybörjare, och senare en akademiker, som fått en icke-standard reflekterad signal under seismisk ljud 1959 och 1964, vågade inte göra en sådan djärv gissning. Signalen gav två reflektionstoppar istället för en - vid 3730 och 4130 m. Av detta visade det sig att glaciärlagren sträckte sig till ett djup på 3730 m, och berggrunden i Antarktis började på ett djup av 4130 m. Forskare förklarade sedan den mystiska formen av signalen av sedimentära stenar som låg under isen.
Nu har de med säkerhet fått reda på att seismiska vågor "snubblat" inte på sedimentära avlagringar, utan på en 400 meter vattenspelare. Och på 1970-talet genomförde det skotska brittiska polarinstitutet ett stort program med flygflygningar med radiovågor som ljöd glaciärerna i Central Antarktis. På radioljudbanden korsade rutten på vissa ställen områden där reflektioner under isen hade en ganska speciell karaktär. Det var möjligt att anta att det var vid dessa punkter att flyglinjerna korsade stora ansamlingar av subglaciala vatten, som då på 1970-talet kallades subglacial sjöar. Och sjön, över vilken Vostok-stationen låg, fick sitt namn efter henne. Men allt detta var fortfarande bara en vetenskaplig hypotes.
Och först i början av 1990-talet, när forskarna var i besittning av laseruppsättningsdata, som gjordes från rymdsatelliten ERS-1, blev det uppenbart: i Vostok-stationen finns en stor platt slätt upp till 280 km lång och upp till 70 km bred. Dessa uppgifter tvingade A. Kapitsa att höja resultaten av hans långvariga seismiska ljud. Efter att ha samlat all tillgänglig vetenskaplig forskning gjorde akademiker en rapport som blev en sensation i den verkliga världen. Så 1994 fick världen veta att det finns en gammal bevarad sjö i den livlösa kalla polen. Upptäckten av en jätte subglacial sjö i Antarktis nära den ryska Vostok-stationen är med rätta rankad bland de största geografiska upptäckterna under 1900-talet.
Storleken på sjön var imponerande: den är mer än 280 km lång och 50 km bred. Således är vattenytans area mer än 10 000 km? och är jämförbar endast med sjöar som Onega (Europa), Tchad och Rudolph (Afrika), Nicaragua (Centralamerika) och Titicaca (Sydamerika). Det genomsnittliga djupet i sjön är 750 meter. Därefter "undersökte" sovjetiska specialister från den polära marina geologiska utforskningsekspeditionen sjön med metoden för markljud.
Kampanjvideo:
Under åren har tusentals kontinuerliga seismiska delar genomförts i olika riktningar av sjön. Resultaten var fantastisk: för första gången "såg" mannen vad som gömdes för honom under ett 4 kilometer tjockt islager. Till exempel fann de att på den västra delen av sjön Vostok finns det många vikar, vikar, halvöar. Det är grunt, i motsats till det östra, som har en brant djupvattens kustkant.
Botten på detta sötvattensbassäng som är krökt med en halvmåne har en kraftigt robust lättnad, djupet når på vissa platser 1200 m. Termisk avsökning av ytan visade att vattentemperaturen i sjön är ganska hög - ungefär från + 10 ° till + 18 ° C. Och nyligen genomförda studier från japanska och amerikanska forskare visar att sjön är uppdelad av ett rev i två oberoende områden, som var och en kan ha sin egen unika mikrobiologiska miljö.
Nu har 77 sjöar upptäckts under isskalet i Antarktis. Men den största av dem är Vostoksjön. Och dess unika ligger i det faktum att sjövatten var helt avskurna från direkta kontakter med atmosfären, med solen, vindarna och livet på ytan i flera miljoner år av isens tjocklek. Detta betyder att den biologiska och kemiska sammansättningen av vatten under hela denna tid förblev oförändrad. Många av forskarna tror att unika livsformer kan bevara det forntida vattnet. Sjön Vostok skiljer sig i tyngdkraften: forskarna var övertygade om att tyngdkraften är svagare jämfört med djupvattendrag av vatten, eftersom tätheten av vattnet är halva tätheten av en sten.
Flyger runt sjön med flyg har forskare sammanställt en karta över dess botten. Deras arbete visade att sjön innehåller cirka 5,4 tusen kubik kilometer vatten - cirka 5% av världens totala sötvattenförsörjning. Det föreslogs också att Lake Vostok är beläget i ett bristfel i jordskorpan. Då är det troligt att processer nära vulkaniska processer inträffar i dess botten med utbrott av saltflöden. Därför kan vattnet saltas i bottenlagren. Och från ovan, på grund av smältningen av glaciären, är vattnet troligen färskt.
Uppgifterna gjorde det också möjligt för forskare att bestämma höjden (nivån) på den fria ytan på vattnet. Det visade sig att det är 3100 m över havet, det vill säga att vattnet i sjön Vostok inte har direktkontakt med havet som omger Antarktis på alla sidor. Dessutom, ovanför vattenytan finns ett kupolvalv på hundratals meter högt, fyllt med forntida luft.
Varför smälter glaciärer vid så låg temperatur? Det vetenskapliga svaret för den outbildade personen kan förklara lite. Men kort sagt ser det ut så här. Efter den ryska glaciologen I. Zotnikov genomförde forskare från University of Bristol år 2000 en trefaldig radarundersökning av sjön.
Det visade sig att nära dess västra och norra utkant, trots de låga temperaturerna, smälter nästan 10 centimeter islager varje år (smälttemperaturen är lägre än vanligt på grund av det höga trycket på isplattan som ligger ovanpå!). Det är ännu enklare - iskåpan fungerar som en termos och jordens värme smälter isen. Därefter fryser smältvattnet igen vid basen av ishöljet, vilket ökar det underifrån, men redan vid motsatta stränder. Således cirkulerar vattnen i sjön Vostok långsamt och hela förnyelsecykeln, enligt forskarnas uppskattningar, tar 15-30 000 år.
Redan i början av 70-talet av förra seklet, då det bara gissades om sjöens existens, började ett projekt för djupisborrning på Vostok station. Ursprungligen var huvudmålet med djupborrning att få en kontinuerlig iskärna - en cylindrisk iskolonn - en slags glaciärskiva, vars studie gjorde det möjligt att rekonstruera alla klimatförändringar på vår planet under de senaste 420 000 åren, registrerade i lager av ackumulerad is.
1959 kunde Vostok-stationens VS Ignatovs chef nå ett 40 meters djup med hjälp av en termisk borr. Ett år senare gick den termiska borren, designad av I. A. Zotikov, 10 meter mer. På grund av bristfällig teknik var det inte möjligt att uppnå mer imponerande resultat då - borrningen frös helt enkelt in i isen. Situationen förändrades med ankomsten av specialister från Leningrad Mining Institute 1967, som hade borrat is i tre decennier på Vostok-stationen och lyckats gå djupt in i islagren till 3623 m.
Forskare har fått exakta uppgifter om klimatförändringar under de senaste 420 000 åren. Således fick vi information om fyra kompletta klimatcykler på jorden. Men det var denna brunn som blev föremål för diskussion. När ryska forskare började fördjupa brunnen, fick de veta att is av icke-atmosfäriskt ursprung, enligt isotopanalys, låg under ett djup på 3543 m. Som Valery Lukin sa, bildas atmosfärisk is som ett resultat av att snön faller, som under sin egen vikt förvandlas till firn och senare till is. Men isen från brunnen bildades tydligt som ett resultat av vattenfrysning.
Baserat på detta föreslog nämnda Igor Zotikov en ny teori. Baserat på hypotesen om existensen av den superkontinenta Gondwana (den inkluderade Afrika, Sydamerika, Asien, Australien och eventuellt Antarktis, som senare delades ihop, började driva runt världen och därefter tog den moderna positionen) föreslog han att Lake Vostok dök upp strax före glaciären i Antarktis, som började efter att kontinenten gled ner till den kalla polen. Vattnen i den nybildade sjön täcktes med is tillsammans med hela kontinenten. Enligt ryska forskare är tjockleken på sjöisen över vattnet 210 m. Akademiker Zotikov föreslog att detta är det mycket jämviktsvärdet genom vilket en kall våg inte kan tränga igenom i 50 miljoner år.
1994 - Ryska glaciologer borrade tre fjärdedelar av vägen till sjön och studerade jordens 400 tusen år klimathistoria, registrerad i lager av växande is. Prover tagna mycket nära "kupolen" visar närvaron av mikrober (inklusive de som tidigare varit okända för vetenskapen), näringsämnen och olika gaser, inklusive metan. Med andra ord, alla typiska tecken på biologiska processer har hittats nu, kanske, som förekommer i ett helt isolerat ekosystem. Det vill säga, det är en unik "kapsel från den antika världen", som öppnar för att forskare kommer att kunna lösa många av de mest komplexa olösta problemen i jordens historia.
Det ryska rekordet för borrning av superdep har ännu inte brutits: Ryssarna kunde nå det oöverkomliga märket på 3623 m (specialister från andra länder har ännu inte övervunnit barriären på 2500). Icke desto mindre delades isproven från 1998 från detta djup lika av forskare från Ryssland, Amerika och Frankrike. Efter att ha nått denna punkt fastställdes studierna. Rysk utrustning kunde ha avancerat ytterligare, men borrningen stoppades på grund av faran för icke-sterilt provtagning, vilket kan skada det unika reliktsystemet i sjön. I en naturlig nisch som isolerats i hundratusentals år har dess egen biologiska balans utvecklats.
Vad kan hända när den atmosfäriska luften mättad med modern mikroflora rusar in med böarna? Skulle en oväntad utvidgning leda till irreparabla konsekvenser? Och några av länderna uppmanar till och med att inte invadera det okända. Tänk om det därifrån, ur det åldriga gamla mörkret, skulle uppstå någon "pest i XXI-talet"?
Av ett antal fysiska skäl finns det ett antagande om att Vostoksjön är övermättad med gaser (särskilt syre), och mikroorganismer som har anpassats till dessa förhållanden kan ha unika egenskaper. En slarvig kollision av två världar kan leda till en konflikt, och det är inte känt vem som kan komma ut ur den som en vinnare: Mikroberna i sjön Vostok kan drabbas av invasionen av mikroorganismer från jordens biosfär, men vi kan teoretiskt också vara i rollen som ett offer.
Därför beslutades 1998 vid ett möte med SCAR - International Scientific Committee for Antarctic Research - att sluta borras. "Sjön är mycket värdefull att experimentera med," varnar Keenan Ellis-Evans, en mikrobiolog baserad i Cambridge, Storbritannien.
Men även om det är helt olöst har Lake Vostok redan presenterat vetenskapen mycket ovärderlig information. Till exempel slog hans föreslagna modell astronomer med en likhet med Mars naturliga förhållanden. Det är känt att norra polen av den röda planeten också täcks av en jätte glaciär. Och för miljontals år sedan upplevde Mars, liksom jorden, kraftiga förändringar i vridningen av rotationsaxeln. Med andra ord, områdena som nu är förkylningspolarna på båda planeterna hade ett mycket varmare klimat tidigare.
Då blir hypotesen att vår rymdgranne också har polära sjöar som liknar Vostoksjön ganska trolig. Och om livet finns under glaciärerna i Antarktis, varför inte hittas på Mars? Till och med den amerikanska rymdorganisationen är allvarligt intresserad av problemet med jordens sjö och jämför det med Europas hav, Jupiters måne.
Det visar sig att den subglaciala sjön på jorden är en idealisk testplats för att testa tekniken för att tränga in under isen i Europa, där havet åtminstone är täckt med ett 20 kilometer stort lager av is, och sjön Vostok är "bara" 4 kilometer lång. Men problemen förblir desamma. Hur man inte tar med "smuts" (markbundna bakterier) till den jupiteriska månen, hur man bryter igenom isen, hur man säkerställer överföring av en signal från undervattensfordonet till ytan?
Den antarktiska kärnan gjorde det möjligt att bedöma de globala klimatförändringar som har inträffat på planeten under de senaste hundratusentals åren. Enligt förhållandet mellan syreisotoper i luftbubblor har forskare bestämt förändringen i koldioxidinnehållet i atmosfären under de senaste halv miljoner åren. Det är redan pålitligt känt att det har förändrats - och väldigt mycket. Och viktigast av allt - utan mänskligt deltagande! Men det är just "växthuseffekten" orsakad av utvecklingen av den mänskliga civilisationen som förespråkare för den globala uppvärmningen förklarar ökningen i genomsnittliga atmosfärstemperaturer. Studier har visat att vulkanisk aktivitet eller, till exempel, jätte skogsbränder, släppte ut mycket mer kolmonoxid i atmosfären.
Dessutom. Enligt akademiker A. Kapitsa steg först atmosfärens temperatur, och sedan ökade halten koldioxid i den, och inte tvärtom! Med ett ord, de gör redan fantastiska upptäckter! Spår av DNA hittades i en kärna av Antarktisis från ett djup av 3543 m. "Forskarna insåg genast att de hade att göra med en unik naturlig 'relik", säger V. Lukin, chef för den ryska expeditionen vid Institutet för Arktis och Antarktis. Det hittade DNA, som inte sammanfaller med markbundna organismer, är en bekräftelse på detta. Specialister på molekylärbiologi är också övertygade om att den här typen av DNA inte finns i världsvetenskapens kataloger."
Forskning är i full gång och ger nya upptäckter. I en kärna av sjöis från en brunn upptäckte molekylärbiologer från St Petersburg Institute of Nuclear Physics tre typer av termofila döda bakterier, okända för vetenskapen. Deras moderna motsvarigheter utvecklas i hydrotermiska källor i aktiva områden i hav och kontinenter vid temperaturer + 40–60 ° C. Av detta följer att när Vostok-sjön en gång var varmare än alla moderna södra hav.
Den ryska mikrobiologen S. Abyzov, som ett resultat av kärnstudier från det djupaste borrhålet i Antarktis, bevisade att mikroorganismer finns i ett tillstånd av upphängd animering i is upp till de djupaste horisonterna. Hittills tros det att liv som kan hittas i sjövatten eller dess botten sediment också är begränsat av mikroorganismer. Samtidigt skulle ingen av de som är kända idag kunna existera tillräckligt länge i detta vatten.
Enligt V. Lukin kan denna händelse, i termer av dess vetenskapliga betydelse, bara jämföras med landningen av en man på månen. Cirka 130 meter är kvar till sjöns yta.”Vi räknar med att täcka detta avstånd i tre vinterkvarter,” sade V. Lukin.
Vattenskiktet i sjön skiljer bara 130 meter is från brunnen. Vad väntar på mänskligheten bakom denna lilla bro?
V. Syadro, T. Iovleva