Під льодом є повністю ізольована екосистема

У 2001-му році американський журнал Space опублікував цікаву статтю «Кріобот досліджує Антарктиду», що розповідає про те, як НАСА випробовує на Південному полюсі спеціалізований зонд-робот «глибоколідного буріння».

Довгострокова мета створення цього апарату — дослідження Європи, другого за величиною супутника Юпітера, планета, яка повністю вкрита товщею льоду, під яким, як є підстави припускати, знаходиться досить тепла вода, а може, існує життя. Інша перспективна мета — полярні шапки Марса, де багатокілометровий шар льоду приховує інформацію про історію кліматичних змін на цій планеті, що викликають підвищений інтерес учених. Але цікаве в публікації Space — це те, чого в статті немає.

А немає там жодної згадки про дивне антарктичне озеро «Схід», яке упродовж декількох останніх років і було об’єктом досліджень творців кріобота з НАСА. Замовчування тим більше незвичайне, якщо врахувати, наскільки цікаві відкриття були зроблені в цьому районі Антарктиди. Навряд чи це випадковість, але давайте про усе по порядку.

 Одне з найбільших географічних відкриттів другої половини 20-го століття — озеро «Схід» досі залишається недосяжним для людини.

Ще на початку 60-х років наявність підлідних озер була передбачена дослідником І.Зотіковым, який провів теплофізичні розрахунки, засновані на рішенні рівняння теплопровідності в льодовику і показав, що за профілем від станції Мирний до станції Схід і далі до Південного географічного полюса центральні області льодовикового покриву Антарктиди знаходяться в умовах, коли відведення тепла від нижньої поверхні льодовика вгору через велику його товщини дуже мале. У зв’язку з цим частина геотермічного потоку повинна постійно витрачатися на безперервне танення біля кордону між льодом і материком. Простіше кажучи, крижана шапка грає роль термоса, а тепло землі підтоплює лід. Зотіков показав, що температура льоду у його нижній межі дорівнює температурі танення при тиску більше 300 атм. Отже тала вода у вигляді порівняно тонкої плівки видавлюється в ті місця, де товщина льодовика менша, і намерзає там знову, рухаючись до країв льодовика вже у вигляді льоду. У окремих поглибленнях підлідного ложа ця вода може скупчуватися у вигляді озер під найтовщою центральною частиною Антарктичного крижаного щита. Ця вода має бути багата на кисень, який доставляють верхні шари льоду і снігу, що поступово опускаються в глибини. І дуже може бути, що в цьому підльодовиковому озері є життя. Через два роки вже була складена розрахункова карта областей безперервного танення біля ложа в центральній частині льодовикового покриву Антарктиди. З карти виходило, що станції Схід, Амундсен-Скотт, Берд знаходяться в областях, де йде безперервне донне танення, і можна чекати, що тут існують підльодовикові озера і теорія блискуче підтвердилася практикою.

Ще в 1959 і 1964 роках сейсмічні дослідження, проведені молодим географом А.Капіцей в Центральній Антарктиді, принесли несподівані результати. У районі станції «Схід» сигнал видавав два піки віддзеркалення замість одного — біля позначок 3 730 і 4 130 м. З цього можна було зробити висновок, що до глибини 3 730 м тягнеться товща льодовика, а на глибині 4 130 м починаються корінні гірські породи Антарктиди. Але що знаходиться між цими двома відмітками?Тоді ці 400 метрів невідомості вирішили вважати менш щільними осадовими породами, нижню і верхню межі яких і зафіксувало «відлуння» сейсмічних хвиль. Тепер ми знаємо вже напевно, що сейсмічні хвилі «наткнулися» не на осадові відкладення, а на водну товщу, що перевищує 400 м!

У 1970-х роках Британський полярний інститут імені Р. Скотта виконав велику програму авіапольотів із зондуванням радіохвилями льодовиків Центральної Антарктиди. На стрічках радіозондування маршрути в деяких місцях перетинали ділянки, де віддзеркалення під льодом приймали своєрідний характер. Можна було припустити, що саме в цих точках польотні лінії перетинали великі скупчення підльодовикових вод, які тоді, в 1970-х роках, і  дістали назву підлідних озер. А озеро, над яким розташовувалася станція Схід, отримало ім’я станції.

Наступні роки досліджень і сейсмологічних вимірів показали, що озеро Схід має величезні розміри. Довжина озера близько 250 км, ширина близько 50 км, глибина до 750 м, площа  майже 20 тис. кв. км.

Це незамерзаюче озеро, товщею льоду  повністю відрізано від прямих контактів з сонцем, вітрами і з життям на поверхні, причому, за деякими підрахунками, озеро знаходиться в ізоляції близько 14 мільйонів років. Як показують результати термічного сканування поверхні, температура води в озері дуже висока — приблизно від 10 до 18 градусів за Цельсієм, що явно свідчить про підземне джерело тепла. Крім того, над поверхнею води знаходиться високий, в сотні метрів куполоподібний звід, можливо, заповнений повітрям.

Первинною, основною метою  глибинного буріння було отримання безперервного крижаного керна — циліндричної колонки льоду — своєрідного зрізу льодовика, вивчення якого дозволило б реконструювати усі зміни клімату нашої планети за останніх 420 тис. років, записану в шарах наростаючого льоду. Ще в 1959 році начальник станції «Схід» В.Ігнатов за допомогою термобура зумів досягти 40-метрової глибини. Роком пізніше додалося ще 10 метрів. Досягти більш вражаючих результатів тоді не вдалося — бур просто вмерзав в лід. Ситуація змінилася з приходом в 1967 році — тоді заглибилися в крижану товщу на 3 623 м.

Проте лід з глибин  3 551 і 3 607 приніс дивні мікробіологічні дані. Були виявлені три види термофільних бактерій, аналоги яких розвиваються в гідротермальних джерелах активних областей океанів і континентів при температурах 40-60°С. Знайдені бактерії, мабуть, мешкають в гарячих джерелах на дні озера, використовуючи для своєї життєдіяльності тільки неорганічні з’єднання — водень, вуглекислий газ, тиосульфати. Звичайно, це тільки початкові результати, але вже з них виходять важливі і цікаві висновки, що дозволяють припустити, що гідротермальна діяльність в озері Схід в основному визначається місцевою циркуляцією талих вод в земній корі, коли вони мігрують вниз по розломах і тріщинах на глибину декількох кілометрів, а потім повертаються до поверхні озера, збагачені неорганічними з’єднаннями, що служать джерелом живлення бактерій.

Іншими словами, виявлені усі типові ознаки біологічних процесів, що протікають в повністю ізольованій екосистемі. Тобто це унікальна «капсула з далекого минулого», відкривши яку учені могли вирішити безліч складних невирішених проблем в історії нашої планети.

Для уникнення забруднення реліктового озера в 1998 р. на засіданні SCAR — Міжнародного наукового комітету з антарктичних досліджень було прийнято рішення про призупинення буріння до вироблення екологічно безпечного способу проникнення в підлідну водойму.

На сьогодні свердловина пройдена до глибини 3 623 м, а це означає, що до поверхні озера залишилося близько 150 м. Нині уже розроблена екологічно чиста технологія проникнення в озеро, що заснована на використанні безпечних кремнійорганічних заливальних рідин. У найближчих планах — пробурити 125 м льодовикової товщі над озером. Спочатку передбачається здолати 50 м, щоб отримати новий крижаний керн і на нових зразках підтвердити гіпотезу про існування термофільних бактерій у водному середовищі озера, а потім і увійти до озера, не забруднивши його, щоб визначити характеристики газового і хімічного складу озерної води і мікробних співтовариств, що населяють озеро і його донні опади. В 2003-му році російські дослідження на станції Схід були згорнуті на зимовий період через брак фінансування. Не поновилося буріння і антарктичного літа.

Втім, окрім гідрогеологів є і інші зацікавлені організації. Наприклад дослідники космосу бачать в озері Схід краще на Землі місце, де можна випробувати зонди, що розробляються для буріння крижаного покриття на Марсі, Європі і в будь-кому другом недослідженому місці сонячної системи.

Ще з 1996 року почалися розмови про занурення в озеро робота-зонду, який зробить аналіз води, пошукає мікроорганізми і повернеться на поверхню із зразками відкладень. Дослідницький центр JPL отримав від НАСА цільові гранти на розробку кріобота і унікальну «стерильну» технологію буріння.

 У цього пристрою, що має форму торпеди, розігрівається носова частина, і завдяки гравітації зонд починає занурюватися в тунель, який сам же розплавляє в товщі льоду. Інструменти в корпусі кріобота здійснюють виміри і ведуть аналіз даних про гази і інші матеріали.

Зонд використовує досить складну систему розігрівання і рульового управління. Здібності до зміни напряму руху дозволяють роботові обходити перешкоди і небагато змінювати свій курс для підстроювання під умови середовища або для того, щоб скористатися несподіваними можливостями», що «відкриваються. Крім того, напівавтономне рульове управління дозволяє роботові вибиратися з можливих «пасток». Кріобот просувається, розплавляючи лід безпосередньо перед собою, дозволяючи рідині обтікати пристрій і знову замерзати позаду. Збирані дані про зустрінуте на шляху середовище вирушають на поверхню.

Короткого антарктичного літа з листопада 2000 по січень 2001 року команда учених JPL провела польові випробування прототипу кріобота на так званому Льодовику C в західній частині материка.

Випробування пройшли цілком успішно. Кріобот зробив 7 «пірнань» в три свердловини на глибину до 1226 метрів. Власне кажучи, саме цим вдалим тестуванням присвячена публікація в журналі Space. А от далі будь-яка інформація блокується у всіх ЗМІ...

А було ось що. У тому ж січні разом з творцями кріобота в Антарктиді працювала команда учених з Колумбійського університету, яка провела серію унікальних низкополітних досліджень озера Схід з повітря. За допомогою нового устаткування була складена карта сейсмічної, магнітної і термальної активності під льодом. Було зроблено безліч від­криттів, що продемонстрували, наскільки мало насправді учені знають про це озеро. Як з’ясувалося, Схід зовсім не є великою однорідним утворенням, як вважали раніше. Тут є «острови», де земля безпосередньо стикається з льодом, а є і порожнини-кишені, де вода піднімається на різні рівні. Крім того, в окремих місцях шар води має глибину більше 1000 метрів, тобто удвічі більше, ніж думали раніше. Але найдивніше відкриття — це велика магнітна аномалія 105х75 км поблизу південно-східного берега озера.

І ось тут почалося найцікавіше. Вже в березневому номері журналу Scientific American з’явилася публікація про те, що НАСА пригальмовує роботи із створення кріобота і цього року не стане подовжувати гранти на його розробку. Що ж до досліджень в районі озера, то «реально до занурення в озеро пройде ще років десять».

Френк Карсі, що очолює проект по створенню кріобота, підтвердив, що ні Національний науковий фонд, ні НАСА не виділяють гроші на повномасштабну підготовку до буріння. Більше того, фінансування антарктичних досліджень припинило і Агентство національної безпеки США, а «їх грошей тепер сильно не вистачає». Однієї лише згадки про те, що в цій справі якось замішана розвідслужба, вистачало, щоб у Френка Карсі стали допитуватися, що йому відомо про власні проекти АНБ по аналогічному бурінню в районі озера Схід. Як повідомив Карсі, він не має в розпорядженні ніякої інформації із цього приводу.

За словами Карсі, черговий прототип  кріобота мав бути готовий вже влітку цього року, але роботи зі створення кріобота для озера Схід і супутника Юпітера Європи були загальмовані. Природно, у любителів телесеріалу «Секретні матеріали» відразу народилася версія-пояснення: згортання наукового проекту, участь спецслужб і потужна магнітна аномалія можуть означати лише одне — під льодом лежить щось штучне... 

Ну, а серед офіційних причин для пригальмовування проекту виділяють головним чином такі. Передусім, не вирішено, яким чином робот зможе опуститися в підлідне озеро, не занісши при цьому мікроби з поверхні або з пройденого льодового шару. Як говорить Френк Карсі, «основна ідея полягає в тому, щоб пробурити за допомогою гарячої води свердловину завглибшки приблизно 3,5 кілометри, а потім запустити в неї кріобота». Дочекавшись, поки вода у свердловині замерзне, кріобот сам себе стерилізує, розігріється і розплавить інший шлях до озера, розмотуючи за собою електричний кабель, намотаний усередині корпусу на котушку.  Але по методах стерилізації практично ніяких тестувань не проводилися. За словами Карсі, ще ніхто, ні в США, ні у світі, так і не сформулював, наскільки чистим повинно бути «досить чисте». Для конкретного завдання розробникам потрібна конкретна мета, а її доки немає.

Плани буріння крижаного щита озера Схід зустрічають і безліч заперечень з боку захисників довкілля. Директор міжнародного «Проекту Антарктида», що об’єднує понад 200 природозащитных груп: «Ми твердо упевнені, що усеосяжне дослідження озера з рівнем сьогоднішніх технологій просто неприпустимо».

ufolog.nm.ru