Het Vostokmeer, gelegen in de onmiddellijke nabijheid van de geomagnetische zuidpool van de aarde, is misschien wel een van de laatste serieuze mysteries van onze wereld. Het water in het meer, gedurende 20 tot 14 miljoen jaar in ijsgevangenschap gehouden! terug, een informatieve "momentopname" van de prehistorische toestand van de planeet Aarde opgeslagen. En dit betekent dat mensen de kans krijgen om in zo'n ver verleden te kijken, waar ze niet van durfden te dromen. Aan de hand van de toestand van het water zal het bijvoorbeeld mogelijk zijn om de samenstelling van de oude atmosfeer te beoordelen, vulkanische processen die de planeet aan het begin van de Quartaire periode deden schudden. En zelfs over de oudste levensvormen.
Tot op heden hebben 45 staten hun stations op Antarctica en voeren actief wetenschappelijk werk uit. En de Russen hebben de palm in handen bij de ontdekking van het subglaciale "relikwie", namelijk de vlagnavigator van het luchtvaartdetachement van de 4e Sovjet Antarctische Expeditie R. V. Robinson. Hij zag, net als andere piloten die later van het Mirny-station naar de regio van het Vostok-station vlogen, zeer grote delen van het oppervlak, die sterk verschilden van de rest en die gewoonlijk "meren" werden genoemd.
Ze ontmoetten elkaar altijd op dezelfde plaatsen, dus werden ze zelfs gebruikt voor navigatie. Maar toen nam niemand het serieus. Hetzelfde lot wachtte op de hypothese van de beroemde glacioloog I. A. Zotnikov (nu corresponderend lid van de Russische Academie van Wetenschappen, doctor in de geografische wetenschappen), die de mogelijkheid voorstelde om de dikte van de Antarctische gletsjer tijdens zijn beweging te smelten.
Het lijkt erop, over wat voor soort meer kunnen we praten als de gemiddelde temperatuur op Antarctica -57 ° C bereikt. Water bevriest zonder twijfel bij deze temperatuur. Het feit is echter dat het meer zich niet aan de oppervlakte bevindt, maar onder een 4 kilometer lange ijslaag. Om de waarheid te zeggen, zelfs toen deze vlakke vlaktes door de piloten werden ontdekt, noemden ze ze meren voor een oppervlak dat vanaf een hoogte op een meer lijkt. Het gebeurde zo dat het boven zo'n meer lag, zonder het te weten, dat in 1957 de deelnemers aan de Sovjet poolexpeditie het Vostok-station opzetten (het meer kreeg in 1993 dezelfde naam).
Zelfs A. Kapitsa, toen een beginnende geograaf en later een academicus, die een niet-standaard gereflecteerd signaal had ontvangen tijdens seismisch onderzoek in 1959 en 1964, durfde niet zo'n gewaagde gok te maken. Het signaal gaf twee reflectiepieken in plaats van één - op 3730 en 4130 m. Hieruit bleek dat de gletsjerlagen zich uitstrekten tot een diepte van 3730 m, en de gesteenten van Antarctica begonnen op een diepte van 4130 m. Wetenschappers verklaarden vervolgens de mysterieuze vorm van het signaal door afzettingsgesteenten die onder het ijs lagen.
Nu hebben ze zeker ontdekt dat seismische golven niet op sedimentaire afzettingen 'struikelden', maar op een waterkolom van 400 meter. En in de jaren zeventig voerde het Scottish British Polar Institute een groot programma van luchtvluchten uit met radiogolven die de gletsjers van Centraal-Antarctica weerkaatsten. Op de geluidsbanden van de radio liepen de routes op sommige plaatsen door de gebieden waar reflecties onder het ijs een nogal eigenaardig karakter hadden. Het was mogelijk om aan te nemen dat het op deze punten was dat de vluchtlijnen grote opeenhopingen van subglaciale wateren kruisten, die toen, in de jaren zeventig, subglaciale meren werden genoemd. En het meer, waarboven het Vostok-station was gevestigd, werd naar haar vernoemd. Maar dit alles was nog maar een wetenschappelijke hypothese.
En pas in het begin van de jaren negentig, toen de wetenschappers in het bezit waren van laserhoogtemetergegevens, die waren gemaakt van de ERS-1 ruimtesatelliet, werd het duidelijk: in het Vostok-stationsgebied is er een grote vlakke vlakte tot 280 km lang en tot 70 km lang. km breed. Deze gegevens dwongen A. Kapitsa om de resultaten van zijn langdurige seismische peiling naar voren te brengen. Nadat hij al het beschikbare wetenschappelijke onderzoek had verzameld, maakte de academicus een rapport dat een echte sensatie werd. Dus in 1994 leerde de wereld dat er in de levenloze koude pool een oud bewaard meer is. De ontdekking van een gigantisch subglaciaal meer op Antarctica nabij het Russische Vostok-station wordt terecht gerekend tot de grootste geografische ontdekkingen van de 20e eeuw.
De grootte van het meer was indrukwekkend: het is meer dan 280 km lang en 50 km breed. De oppervlakte van het wateroppervlak is dus meer dan 10.000 km? en is alleen vergelijkbaar met meren als Onega (Europa), Tsjaad en Rudolph (Afrika), Nicaragua (Midden-Amerika) en Titicaca (Zuid-Amerika). De gemiddelde diepte in het meer is 750 meter. Daarna hebben Sovjet-specialisten van de poolexpeditie op het gebied van mariene geologische verkenning het meer grondig "onderzocht" met behulp van de methode van grondpeiling.
Promotie video:
In de loop der jaren zijn duizenden continue seismische secties uitgevoerd in verschillende richtingen van het meer. De resultaten waren verbluffend: voor het eerst "zag" een man wat er voor hem verborgen was onder een 4 kilometer lange ijslaag. Ze ontdekten bijvoorbeeld dat er in het westelijke deel van het Vostokmeer veel baaien, baaien en schiereilanden zijn. Het is ondiep, in tegenstelling tot de oostelijke, die een steile kustrand in diep water heeft.
De bodem van dit met een halve maan gebogen zoetwaterbassin heeft een sterk ruig reliëf, de diepte bereikt op sommige plaatsen 1200 m. Thermische scanning van het oppervlak toonde aan dat de watertemperatuur in het meer vrij hoog is - ongeveer van + 10 ° tot + 18 ° C. En recente studies door Japanse en Amerikaanse wetenschappers tonen aan dat het meer door een rif in twee onafhankelijke gebieden is verdeeld, die elk hun eigen unieke microbiologische omgeving kunnen hebben.
Nu zijn 77 meren ontdekt onder de ijslaag van Antarctica. Maar de grootste daarvan is het Vostokmeer. En het unieke ervan ligt in het feit dat de wateren van het meer door de dikte van het ijs miljoenen jaren lang volledig waren afgesneden van direct contact met de atmosfeer, de zon, de wind en het leven aan de oppervlakte. Dit betekent dat de biologische en chemische samenstelling van water gedurende deze tijd ongewijzigd is gebleven. Veel van de onderzoekers geloven dat unieke levensvormen het oeroude water kunnen bewonen. Het Vostokmeer verschilt in de zwaartekracht: de onderzoekers waren ervan overtuigd dat de zwaartekracht zwakker is boven diep water, omdat de dichtheid van water de helft is van de dichtheid van een steen.
Terwijl ze met het vliegtuig rond het meer vliegen, hebben wetenschappers een kaart van de bodem samengesteld. Hun werk toonde aan dat het meer ongeveer 5,4 duizend kubieke kilometer water bevat - ongeveer 5% van de totale zoetwatervoorziening in de wereld. Er werd ook gesuggereerd dat het Vostok-meer zich in een breuk in de aardkorst bevindt. Het is dan waarschijnlijk dat processen die dicht bij vulkanische processen liggen op de bodem plaatsvinden, met de uitbarsting van zoutstromen. Daarom kan het water in de onderste lagen zout zijn. En van bovenaf, vanwege het smelten van de gletsjer, is het water waarschijnlijk vers.
De verkregen gegevens maakten het ook mogelijk voor wetenschappers om de hoogte (het niveau) van het vrije wateroppervlak te bepalen. Het bleek dat het 3100 m boven zeeniveau ligt, dat wil zeggen dat het water van het Vostokmeer geen direct contact heeft met de oceaan die Antarctica aan alle kanten omringt. Bovendien bevindt zich boven het wateroppervlak een koepelgewelf van honderden meters hoog, gevuld met oude lucht.
Waarom smelten gletsjers bij zo'n lage temperatuur? Het wetenschappelijke antwoord voor de ongetrainde persoon kan weinig verklaren. Maar in het kort ziet het er zo uit. In navolging van de Russische glacioloog I. Zotnikov hebben wetenschappers van de Universiteit van Bristol in 2000 een drievoudig radaronderzoek van het meer uitgevoerd.
Het bleek dat in de buurt van de westelijke en noordelijke rand, ondanks de lage temperaturen, elk jaar bijna 10 centimeter ijslaag smelt (de smelttemperatuur is lager dan normaal door de hoge druk van de ijskap die erop ligt!). Het is nog eenvoudiger: de ijskap fungeert als een thermoskan en de hitte van de aarde doet het ijs smelten. Vervolgens bevriest het smeltwater weer aan de basis van de ijsbedekking en vergroot het van onderaf, maar al aan de overkant. De wateren van het Vostok-meer circuleren dus langzaam en de volledige cyclus van hun vernieuwing duurt volgens schattingen van onderzoekers 15-30.000 jaar.
In het begin van de jaren 70 van de vorige eeuw, toen er alleen maar gissingen waren over het bestaan van het meer, begon een project voor diepijsboringen op het station van Vostok. Aanvankelijk was het belangrijkste doel van diepboringen het verkrijgen van een continue ijskern - een cilindrische ijskolom - een soort gletsjerschijf, waarvan de studie het mogelijk maakte om alle klimaatveranderingen op onze planeet van de afgelopen 420.000 jaar te reconstrueren, vastgelegd in lagen van geaccumuleerd ijs.
In 1959 kon het hoofd van het Vostok-station, VS Ignatov, een diepte van 40 meter bereiken met behulp van een thermische boor. Een jaar later ging de thermische boor, ontworpen door I. A. Zotikov, 10 meter meer. Vanwege de onvolmaakte technologie was het toen niet mogelijk om indrukwekkender resultaten te behalen - de boor bevroor gewoon in het ijs. De situatie veranderde met de komst van specialisten van het Leningrad Mining Institute in 1967, die al drie decennia ijs boorde op het Vostok-station en erin geslaagd was diep in de ijslagen te gaan tot 3623 m.
Wetenschappers hebben nauwkeurige gegevens verkregen over veranderingen in het klimaat in de afgelopen 420.000 jaar. Zo ontvingen we informatie over vier complete klimaatcycli op aarde. Maar het was deze put die het onderwerp van discussie werd. Toen Russische onderzoekers de put begonnen te verdiepen, ontdekten ze dat ijs van niet-atmosferische oorsprong, volgens isotopenanalyse, minder dan 3543 m diep was. Zoals Valery Lukin zei, wordt atmosferisch ijs gevormd als gevolg van vallende sneeuw, die onder zijn eigen gewicht in firn verandert en later in ijs. Maar het ijs uit de put is duidelijk gevormd als gevolg van bevriezing van water.
Op basis hiervan stelde de eerder genoemde Igor Zotikov een nieuwe theorie voor. Op basis van de hypothese van het bestaan van het supercontinent Gondwana (het omvatte Afrika, Zuid-Amerika, Azië, Australië en mogelijk Antarctica, dat later uiteenviel, de wereld rond begon te drijven en vervolgens de moderne positie innam), stelde hij voor dat Lake Vostok verscheen net voor de ijstijd van Antarctica, die begon nadat het continent naar de koude pool was gegleden. De wateren van het nieuw gevormde meer waren samen met het hele continent bedekt met ijs. Volgens Russische onderzoekers is de dikte van het meerijs boven het water 210 m. Academicus Zotikov suggereerde dat dit juist de evenwichtswaarde is waardoor een koudegolf 50 miljoen jaar lang niet kan doordringen.
1994 - Russische glaciologen boorden driekwart van de weg naar het meer en bestudeerden de 400-duizendjarige klimatologische geschiedenis van de aarde, vastgelegd in lagen groeiend ijs. Monsters die zeer dicht bij de "koepel" zijn genomen, tonen de aanwezigheid van microben (inclusief die welke voorheen onbekend waren bij de wetenschap), voedingsstoffen en verschillende gassen, waaronder methaan. Met andere woorden, alle typische tekenen van biologische processen zijn nu gevonden, misschien in een volledig geïsoleerd ecosysteem. Dat wil zeggen, het is een unieke "capsule uit de oude wereld", waarmee wetenschappers in staat zullen zijn om veel van de meest complexe onopgeloste problemen in de geschiedenis van de aarde op te lossen.
Het Russische record voor superdiep boren is nog niet gebroken: de Russen wisten de grens van 3623 m te bereiken (specialisten uit andere landen hebben de barrière van 2500 nog niet overwonnen). Niettemin werden de ijsmonsters die in 1998 uit deze diepte werden gewonnen, gelijkelijk verdeeld door wetenschappers uit Rusland, Amerika en Frankrijk. Toen we dit punt hadden bereikt, werden de onderzoeken uitgevoerd. De Russische technologie had verder kunnen evolueren, maar het boren is gestopt vanwege het gevaar van niet-steriele bemonstering, die het unieke relictsysteem van het meer zou kunnen beschadigen. In een natuurlijke niche die al honderdduizenden jaren is geïsoleerd, heeft zich inderdaad een eigen biologisch evenwicht ontwikkeld.
Wat kan er gebeuren als de atmosferische lucht verzadigd met moderne microflora met de boers naar binnen stroomt? Zou een onverwachte uitbreiding tot onherstelbare gevolgen leiden? En sommige landen dringen er zelfs op aan om het onbekende niet binnen te vallen. Wat als van daaruit, uit de eeuwenoude duisternis, een "plaag van de eenentwintigste eeuw" naar voren komt?
Om een aantal fysische redenen wordt aangenomen dat het Vostokmeer oververzadigd is met gassen (in het bijzonder zuurstof), en micro-organismen die zich aan deze omstandigheden hebben aangepast, kunnen unieke eigenschappen hebben. Een onzorgvuldige botsing van twee werelden kan tot een conflict leiden, en het is niet bekend wie er als winnaar uit kan komen: de microben van het Vostokmeer kunnen lijden onder de invasie van micro-organismen uit de biosfeer van de aarde, maar theoretisch kunnen wij ook het slachtoffer zijn.
Daarom werd in 1998 tijdens een bijeenkomst van SCAR - het International Scientific Committee for Antarctic Research - besloten om te stoppen met boren. "Het meer is erg waardevol om mee te experimenteren", waarschuwt Keenan Ellis-Evans, een microbioloog gevestigd in Cambridge, VK.
Maar hoewel het volledig onopgelost is, heeft Lake Vostok de wetenschap al veel onschatbare informatie opgeleverd. Zijn voorgestelde model trof bijvoorbeeld astronomen met een gelijkenis met de natuurlijke omstandigheden van Mars. Het is bekend dat de noordpool van de rode planeet ook bedekt is met een gigantische gletsjer. En miljoenen jaren geleden ervoer Mars, net als de aarde, scherpe veranderingen in de kanteling van de rotatieas. Met andere woorden, de gebieden die nu de koude polen zijn, hadden op beide planeten in het verleden een veel warmer klimaat.
Dan wordt de hypothese dat onze ruimtebuur ook poolmeren heeft die lijken op het Vostok-meer vrij aannemelijk. En als er leven wordt gevonden onder de gletsjers van Antarctica, waarom dan niet op Mars? Zelfs de Amerikaanse National Space Agency is serieus geïnteresseerd in het probleem van het aardmeer en vergelijkt het met de oceaan van Europa, de maan van Jupiter.
Het blijkt dat het subglaciale meer op aarde een ideale proeftuin is voor het testen van de technologie van het doordringen onder het ijs in Europa, waar de oceaan op zijn minst bedekt is met een ijslaag van 20 kilometer, en het Vostokmeer 'slechts' 4 kilometer lang is. Maar de problemen blijven hetzelfde. Hoe breng je geen "vuil" (terrestrische bacteriën) naar de Jupiteriaanse maan, hoe breek je door het ijs, hoe zorg je ervoor dat een signaal van het onderwatervoertuig naar de oppervlakte wordt overgebracht?
De Antarctische kern maakte het mogelijk om de wereldwijde klimaatveranderingen te beoordelen die zich de afgelopen honderdduizenden jaren op de planeet hebben voorgedaan. Volgens de verhouding van zuurstofisotopen in luchtbellen hebben wetenschappers de verandering in het gehalte aan kooldioxide in de atmosfeer gedurende de afgelopen een half miljoen jaar bepaald. Het is al betrouwbaar bekend dat het is veranderd - en heel veel. En nog belangrijker - zonder enige menselijke tussenkomst! Maar juist het "broeikaseffect" veroorzaakt door de ontwikkeling van de menselijke beschaving verklaren voorstanders van de opwarming van de aarde de stijging van de gemiddelde atmosferische temperaturen. Studies hebben aangetoond dat vulkanische activiteit of bijvoorbeeld gigantische bosbranden veel meer koolmonoxide in de atmosfeer uitstoten.
Verder meer. Volgens academicus A. Kapitsa steeg eerst de temperatuur van de atmosfeer, en toen nam het gehalte aan kooldioxide daarin toe, en niet omgekeerd! Kortom, ze doen nu al geweldige ontdekkingen! Er zijn sporen van DNA gevonden in een kern van Antarctisch ijs, genomen vanaf een diepte van 3543 m. “Onderzoekers realiseerden zich meteen dat ze te maken hadden met een uniek natuurlijk 'relikwie', zei V. Lukin, hoofd van de Russische expeditie van het Instituut voor de Arctische en Antarctische wateren. 'Het is mogelijk dat het meer bacteriële levensvormen herbergt die de moderne wetenschap niet kent en die ongeveer een half miljoen jaar oud zijn. Het gevonden DNA, dat niet samenvalt met terrestrische organismen, is hiervan een bevestiging. Specialisten in de moleculaire biologie zijn er ook van overtuigd dat dit soort DNA niet in de catalogi van de wereldwetenschap voorkomt. '
Onderzoek is in volle gang en brengt nieuwe ontdekkingen. In een kern van meerijs uit een put ontdekten moleculair biologen van het St. Petersburg Institute of Nuclear Physics drie soorten thermofiele dode bacteriën, onbekend bij de wetenschap. Hun moderne tegenhangers ontwikkelen zich in hydrothermale bronnen in actieve gebieden van oceanen en continenten bij temperaturen van + 40-60 ° C. Hieruit volgt dat de wateren van het Vostokmeer ooit warmer waren dan alle moderne zuidelijke zeeën.
De Russische microbioloog S. Abyzov heeft, als resultaat van kernonderzoeken vanuit het diepste boorgat van Antarctica, aangetoond dat micro-organismen tot in de diepste horizon in een toestand van zwevende animatie in ijs voorkomen. Tot nu toe wordt aangenomen dat het leven dat in meerwater of de bodemsedimenten kan worden aangetroffen, ook wordt beperkt door micro-organismen. Tegelijkertijd zou geen van degenen die vandaag bekend zijn, lang genoeg in dit water kunnen bestaan.
Volgens V. Lukin kan deze gebeurtenis, in termen van zijn wetenschappelijke betekenis, alleen worden vergeleken met de landing van een man op de maan. Ongeveer 130 meter zijn overgelaten aan de oppervlakte van het meer. "We verwachten deze afstand in drie winterkwartalen af te leggen," zei V. Lukin.
De waterlaag van het meer scheidt slechts 130 meter ijs van de bodem van de put. Wat wacht de mensheid achter deze kleine brug?
V. Syadro, T. Iovleva
