Статус исследований подледникового озера Восток в Антарктиде

Понедельник, 16 апреля 2018

В НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ состоялся очередной еженедельный Ядерный семинар ОФВЭ на котором был представлен доклад на тему «Статус исследований подледникового озера Восток». Заведующий лабораторией молекулярных и атомных пучков Отделения нейтронных исследований, к.ф.-м.н. Виктор Федорович Ежов, недавно вернувшийся из экспедиции в Антарктиду, рассказал последние новости о работах проводимых на станции Восток.

Исследования подледниковых водных сред Антарктиды определено Научным комитетом по антарктическим исследованиям в качестве одного из ведущих направлений исследований региона в начале XXI века. Основной целью исследования является обнаружение необычных форм жизни или их отсутствие в экстремальных ледовых эконишах, что предполагает «чистый» доступ к водной среде, в частности, подледникового озера Восток, которое находится в районе расположения одноименной российской антарктической станции.

Подледниковое озеро Восток является крупнейшим из подледниковых озер Антарктиды. Оно было открыто в 1994 году и изучалось с помощью методов авиационной и наземной радиолокации, сейсмического зондирования и геофизического моделирования, а также по спутниковым данным. Площадь озера составляет приблизительно 155000 кв. км, объем более 6100 км3, длина – около 275 км и ширина — около 65 км. Толщина ледового покрова над озером – от 3700 до 4200 метров. Максимальная глубина озера оценивается в 1650 метров.

Актуальность исследования озера Восток, как крупнейшего подледникового водоема Антарктиды, связана, прежде всего, с тем, что оно представляет собой уникальную водную экосистему, изолированную от земной атмосферы и поверхностной биосферы в течение около 14 млн. лет. Экстремальные условия, характеризующиеся давлением до 400 атм., отсутствием света, специфическим газовым (сверх избыток растворенного кислорода) и химическим составом воды (пресная и ультрачистая без органических соединений), а также продолжительная изолированность озера Восток предполагают возможность адаптации (к возрастающему давлению кислорода) и быстрой эволюции существовавших в нем ранее форм (микробной) жизни, существенно отличающихся от известных современной науке, изучение которых будет способствовать лучшему пониманию процессов развития жизни, как на нашей планете, так и на ледовых планетах и спутниках Солнечной системы. Значительные размеры озера позволяют рассматривать его в качестве земного аналога океанов, которые, как полагают, существуют под мощными ледяными панцирями спутника Юпитера – Европы и спутника Сатурна – Энцелада. Таким образом, район озера Восток представляет интерес как полигон для отработки методов обнаружения и изучения жизни в экстремальных (внеземных) условиях. Наряду с этим, реконструкция возникновения и развития подледникового озера Восток, установление его современных параметров и режима, а также исследование состава озерной воды и донных осадков рассматриваются в настоящее время как неотъемлемые компоненты изучения геологической истории, оледенения и климата Антарктиды. Сказанное выше объясняет исключительный интерес международной научной общественности к исследованию озера Восток, что предопределяет его центральное место в ряду наиболее значимых научных программ, которые будут осуществляться в Антарктиде в ближайшие десятилетия.

Станция «Восток» находится в 1200 км от побережья в глубине материка на высоте 3500 метров над уровнем моря и отличается сухим воздухом, пониженным давлением (~ 460 мм.рт.ст.) и низкими температурными значениями: -30°С летом и ниже -80°С зимой. В работах на станции «Восток» принимают участие ГНЦ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт», Санкт-Петербургский Горный университет и НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ. Бурение ледниковой скважины началось в 1990 году, и только в 1994 году выяснилось, что внизу находится озеро, которое также получило название «Восток».

В 1999 году бурение приостановили, поскольку возникли опасения о возможном загрязнении озера буровой жидкостью. Опасения в этом отношении по поводу применяемых методов бурения высказывались неоднократно, в основном иностранными организациями и учёными. В 2006 году работы по глубокому бурению были возобновлены, так как была доказана экологическая безопасность предстоящего вскрытия озера методом бурения, применяемого специалистами Горного университета Санкт-Петербурга.

5 февраля 2012 года произошло первое вскрытие озера Восток, а 25 января 2015 – повторное вскрытие озера. Вода, как и предсказывали специалисты Горного университета Санкт-Петербурга, поступила в скважину и там замерзла. При разбуривании скважины были получены образцы свежезамороженной воды, которые были исследованы биологами НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ под руководством заведующего лабораторией криоастробиологии Сергея Алексеевича Булата. В лаборатории криоастробиологии разработан уникальный метод поиска следов микробной (и иной) жизни по ДНК «отпечаткам» в этих кернах. С использованием этого метода в конце февраля - начале марта 2013 года при исследовании кернов свежезамороженной воды были получены данные, всесторонний анализ которых позволил выявить одну группу бактерий – один филотип или вид (7 клонов, 3 аллельных варианта), которая прошла все контроли на контаминацию. Используя мировые базы данных типа GenBank, данный филотип не удалось не только идентифицировать на уровне вида-рода-семейства (сходство по ДНК последовательности с известными таксонами оказалось менее 86%), но и классифицировать путем филогенетического анализа на уровне филума (крупного раздела Царства Бактерий). К сожалению, этот результат до сих пор остается единственным и ждет подтверждения из анализа новых проб воды.

До сих пор исследовалась свежезамороженная вода, поступающая в скважину при вскрытии озера. Для исследования же водной толщи озера необходимо опускать научное оборудование, которое разрабатывается в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, при этом необходимо исключить загрязнение озера буровой жидкостью и примесями, накопившимися в скважине за 28 лет бурения. В этот сезон сотрудниками НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ были исследованы источники и химический состав загрязнений в скважине. В результате была разработана методика очистки буровой жидкости непосредственно в скважине и методика проверки степени очистки.

Кроме специфических вопросов технологии бурения и очистки скважины Виктор Федорович Ежов коснулся также и других моментов работы на станции «Восток». Он показал свежие фотографии полярной авиации и спецтехники в Антарктиде, а также организации быта и работы в условиях вечной мерзлоты. Так, в настоящее время все помещения станции находятся под снегом глубиной около 2 метров. «Сезон работы» в Антарктиде закончился 6 февраля. Сейчас на материке на «зимовку» осталось 12 человек, авиационное сообщение с ними прекращено, так как сверхнизкая температура воздуха до минус 80°С не позволяет бесперебойно работать летательным аппаратам.

Фото Аркадия Захарова

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт