Jezioro tajemnic

Woda pobrana z jeziora znajdującego się pod prawie czterokilometrową czapą lodową Antarktydy zgromadziła się przed, być może, milionami lat, w absolutnej ciemności, w bardzo niskiej temperaturze i pod ogromnym ciśnieniem. Czy mogą mieć rację ci naukowcy, którzy, jak Chris McKay z centrum badawczego NASA Ames w Kalifornii, nazywają jezioro Wostok puszką Pandory?

Rosyjscy badacze ze stacji Wostok na początku lutego oficjalnie potwierdzili przewiercenie prawie czterokilometrowej warstwy lodu aż do powierzchni jeziora. Czy próbki wody mogą już być w moskiewskich laboratoriach? Pojawiły się takie opinie, ale to tylko spekulacje. Na próbki musimy poczekać jeszcze przynajmniej rok. Oto słowa szefa ekspedycji, Walerija Łukina: „W grudniu 2012 będziemy rozbijać pozyskany świeżo zamrożony rdzeń lodowy, zabierzemy go stamtąd i dostarczymy do laboratoriów w celu przeprowadzenia analiz. Zgodnie z przyjętą ekologicznie czystą procedurą dowiercenia się do jeziora, teraz nie można pobierać żadnych próbek wody. Mogłyby ulec zanieczyszczeniu substancjami, które wykorzystaliśmy podczas wierceń”.

I o to właśnie toczył się wieloletni, międzynarodowy spór. O zastosowanie takiej technologii, by nie skazić wody kerozyną (rodzaj paliwa lotniczego) i freonami, wykorzystywanymi podczas wiercenia, a także nie dopuścić do wydostania się mikroorganizmów obecnych zapewne na wiertle.

Dziwne miejsce

Historia odkrycia jeziora Wostok sięga roku 1957. Podczas Międzynarodowego Roku Geofizycznego konkurowali ze sobą, jak zwykle w tamtych czasach, Amerykanie i Rosjanie. Ci pierwsi zrealizowali swój ambitny plan i zbudowali stację badawczą Amundsen-Scott dokładnie na Biegunie Południowym. Rosjanie założyli stację Wostok w jednym z najbardziej niedostępnych miejsc Antarktydy, które okazało się wkrótce biegunem zimna. Wybór miejsca nie był zapewne przypadkowy, ale nikt się nie spodziewał, jak niezwykłe było to miejsce. Okazuje się bowiem, a stwierdzono to dopiero na zdjęciach satelitarnych w latach 70., że obecność większych jezior w podłożu lądolodu uwidacznia się na powierzchni mimo prawie czterokilometrowej pokrywy. W tych miejscach powierzchnia lodu jest wyjątkowo płaska i gładka. To zapewne skusiło budowniczych stacji Wostok.

Później przyszedł czas na badania sejsmologiczne, zdjęcia lotnicze, satelitarne obrazy radarowe, które potwierdzały „dziwność” tego miejsca. Już w 1973 r. podejrzewano, że odpowiedzialna jest za to obecność wody w podłożu lądolodu. Podjęto pierwsze wiercenia, ale celem ich było głównie uzyskanie odpowiednio długich rdzeni lodowych.

Jakkolwiek dopiero w 1996 r. oficjalnie potwierdzono istnienie wielkiego, największego na Antarktydzie (i trzeciego pod względem wielkości na świecie) jeziora, to wiertło sięgało już ok. 3 tys. m w głąb lądolodu. Dwa lata później brakowało już tylko 150 m do lustra wody, ale wtedy naukowcy z wielu ośrodków podnieśli alarm – w obronie hipotetycznych „mieszkańców” jeziora.

Inny świat

W tej kwestii zdania specjalistów są jednak podzielone. Nie ma mowy o jakimkolwiek życiu – twierdzą jedni – w absolutnych ciemnościach, pod kolosalnym ciśnieniem (ok. 400 atmosfer), w wodzie o temperaturze -3 ºC, niezwykle ubogiej w substancje organiczne, w dodatku przesyconej tlenem i azotem w zabójczym stężeniu. Życie nie zna granic – twierdzą inni – przywołując przykład ekstremofili: mikroorganizmów lubujących się w środowiskach skrajnie nieprzyjaznych dla życia, np. w bardzo wysokich lub bardzo niskich temperaturach, bardzo wysokim zasoleniu, kwasowości lub zasadowości, czy nawet wysokich dawkach promieniowania jonizującego. Kilka lat temu odkryto bakterię Chryseobacterium greenlandensis, która przeżyła 120 tys. lat w lądolodzie Grenlandii na głębokości 3 tys. metrów. Również w rdzeniach pobranych z wielkich głębokości podczas wiercenia do jeziora Wostok stwierdzono obecność żywych bakterii (Hydrogenophilus thermoluteolus).

Świat organiczny jeziora Wostok zapewne nie jest zbyt bogaty, ale to, co tam żyje, tworzy unikalny ekosystem, w którym w izolacji funkcjonują organizmy o puli genów niezmienionej od, być może, milionów lat. Trzeba go chronić z wielu powodów. Zapewne pełni on swoją rolę, której na razie nie potrafimy dokładnie opisać. Wiedza na ten temat przybliży nas bez wątpienia do odpowiedzi na pytanie o początki życia na Ziemi, o możliwość przetrwania życia w wiecznej zmarzlinie Marsa albo na księżycu Jowisza – Europie – gdzie, jak się przypuszcza, panują podobne warunki. Na informacje o takich organizmach polują też biotechnolodzy, poszukujący superodpornych bakterii do produkcji leków, a także do zaawansowanych procesów przemysłowych.

Niepewność naukowców co do sterylności realizowanego w latach 90. wiercenia na stacji Wostok sprawiła, że zostało ono przerwane na głębokości 3623 m, 150 metrów od tafli jeziora. Podjęto je, za zgodą organizacji Antarctic Treaty System, ponownie w listopadzie 2010 r. Sposób Rosjan na sterylne dotarcie do wód jeziora polega na wprowadzeniu w ostatniej fazie wiercenia, zamiast kerozyny i freonu, specjalnej warstwy oleju. W lutym tego roku, gdy świat obiegła wiadomość o przewierceniu lodowca, odwiert najprawdopodobniej został doprowadzony do takiego stanu, że woda z jeziora została zassana do otworu, po czym zamarzła, korkując dno odwiertu.

Nie potwierdziło się czarnowidztwo niektórych badaczy, którzy snuli wizję gigantycznego gejzeru tryskającego z odwiertu, który rozproszy na kontynencie i w atmosferze nad całą kulą ziemską nieznane bakterie i wirusy, wywołując trudne do przewidzenia skutki.

Ciąg dalszy nastąpi

W kolejnym sezonie badawczym, w czasie antarktycznego lata, do wód jeziora zostanie opuszczony robot – urządzenie, które będzie mierzyć parametry hydrologiczne, pobierać próbki wody, a także osadów dennych.

Może się okazać, że najciekawsze z naukowego punktu widzenia dane zostaną uzyskane właśnie z wiercenia w osadach dennych jeziora. W najgłębszym miejscu ma ono 1200 m. Powinniśmy tam odkryć relikty nawet sprzed 35 milionów lat, kiedy Antarktyda była wolna od lodu. Mogą tam czekać szczątki ryb, skorupiaków, glonów. Przybliży nas to do odpowiedzi na pytanie, jak doszło do tak gigantycznego zlodowacenia i dlaczego jest ono takie trwałe.

Części odpowiedzi na te pytania dostarczyły badania rdzeni lodowych uzyskanych w trakcie wiercenia na stacji Wostok. Lodowce i lądolody cechuje struktura warstwowa. Przyczynę rozszyfrowano dość dawno, bo często jest widoczna gołym okiem: kryształy powstające z letniego opadu śniegu są większe niż te z zimowego. A więc warstwy odkładają się tak, jak słoje drzew. Można zatem, zliczając ich liczbę od powierzchni, określić wiek poszczególnych warstw. Mało tego: z warstewek tych, a także z zawartego w nich powietrza można odczytać wiele informacji na temat warunków, jakie panowały podczas ich powstawania.

Zapis w próbkach z Wostoku pozwolił ustalić związek między wzrostem poziomu dwutlenku węgla w atmosferze a zmianami klimatycznymi w ciągu ostatnich 400 tys. lat. Potwierdził też wystąpienie w tym czasie czterech okresów zlodowaceń na półkuli południowej.

***

„Świat nie będzie miał z niego żadnego pożytku” – tak o hipotetycznym południowym kontynencie wyraził się 240 lat temu James Cook, który na statku „Resolution” opłynął kulę ziemską mniej więcej na wysokości południowego koła podbiegunowego, wypatrując mitycznego, przepowiedzianego przez Ptolomeusza „terra australis” – lądu południowego. Nie wypatrzył go, ale miał do pewnego stopnia rację: świat sam zrezygnował z bezpośrednich pożytków, jakich może dostarczyć Antarktyda. Jej terytorium nie zostało rozdrapane przez mocarstwa, zdecydowano też, że nie będzie się tu eksploatować surowców mineralnych.

Ten kontynent oddano we władanie nauki, a ta, im dłużej zgłębia sekrety Antarktydy, tym więcej napotyka tajemnic.