Światowe tajemnice jeziora Wostok na Antarktydzie

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Rosja praktycznie zamroziła nowe odwierty subglacjalnego antarktycznego jeziora Wostok i to w momencie, gdy zbliżyło się do odkrycia lokalnego życia.

Wszyscy wiemy, że po wierceniu w głębi jeziora Wostok na Antarktydzie znaleźliśmy ślady niezwykle niezwykłej bakterii. Zagraniczni naukowcy uważają, że w jeziorze jest wiele egzotycznych organizmów wielokomórkowych. Ich krajowi koledzy odrzucają ten punkt widzenia, ale wierzą też, że kontynuacja jego badań przyniosłaby wiele nowych rzeczy - i pozwoliłaby zrozumieć, jak mogłoby wyglądać życie w innych światach Układu Słonecznego. Nie stanie się to w najbliższej przyszłości: główna praca w Wostoku została niestety wstrzymana. Jeśli ktoś dokona takich odkryć w jeziorze, to może stać się to zasługą zagranicznych badaczy - a stanie się to już niedługo.

Jezioro Wostok to duży zbiornik o pojemności 6000 kilometrów sześciennych, czyli wielokrotnie więcej niż w Ładodze. Ponadto wschód jest subglacjalny, na głębokości prawie czterech kilometrów, dlatego panuje tam ciśnienie do 400 atmosfer, a tlen i azot nie mają gdzie wyjść poza kontakt z atmosferą. Przesycone nimi wody jeziora stanowią wyjątkowe środowisko, które powinno być najbardziej niekorzystnym rezerwuarem życia na Ziemi. Ale mimo to wciąż tam jest życie - przynajmniej taka jest opinia wielu rosyjskich i amerykańskich naukowców, którzy badali wyniki jego wiercenia. Chociaż szacunki badaczy z tych dwóch krajów na temat jego zamieszkiwania różnią się radykalnie, wszyscy uważają, że znaleźli ślady lokalnego życia.

W kwietniu 2017 roku odbyła się premiera filmu „Jezioro Wostok. Grzbiet szaleństwa”, który opowiadał o bardzo trudnych warunkach, w jakich rosyjscy polarnicy i naukowcy osiągnęli bardzo znaczące wyniki w poszukiwaniu życia pod kilkoma kilometrami lodu Antarktydy. Film wciąż zbiera międzynarodowe nagrody, ale historia jest z nim związana i ważniejsza niż jakiekolwiek nagrody. Porusza temat faktycznego zatrzymania głębokich odwiertów na jeziorze Wostok przez siły stacji polarnej o tej samej nazwie. Brak funduszy uniemożliwił podjęcie tam dużych kroków od 2015 roku. A teraz na stacji jest kilka razy mniej ludzi, niż było na szczycie pracy. Z tego praktycznie nie ma nadziei na wielkie odkrycie lokalnego życia pod lodem. Czas przyjrzeć się historii wierceń, zrozumieć, co tam osiągnięto, a czego – dzięki obecnemu „zamrożeniu” pracy – nie uda się osiągnąć.

Istnieją dwa punkty widzenia na to, kto dokładnie mieszka pod lodem między stacją Wostok a jeziorem o tej samej nazwie. Jeden z nich jest Amerykaninem, drugi Rosjaninem. Pierwsza opiera się na wynikach płytszych odwiertów, które Stany Zjednoczone przeprowadziły na tym obszarze w latach 90. XX wieku. Potem udało im się zdobyć tylko lód nad jeziorem - ten, który uformował się z jego wód, stopniowo unosząc się i zamarzając. Na podstawie wyników analizy jego próbek, grupowa metoda metagenomiczna Scotta Rogersa znalazła tam sekwencje genów 1623 gatunków! Sześć procent z nich należało do dość złożonych stworzeń - eukariotów, stworzeń z wydzielonym jądrem otoczonym murem. Coś tak złożonego najmniej spodziewano się zobaczyć na głębokości kilku kilometrów.

Co więcej, jeden z rodzajów bakterii, przypuszczalnie znaleziony w ten sposób, żyje tylko w jelitach ryb - po prostu nie występuje w oderwaniu od nich. Znaleziono także sekwencje genów typowe dla wrotków i mięczaków. Na tej podstawie grupa amerykańska wywnioskowała, że wśród mieszkańców jeziora Wostok mogą znajdować się stworzenia niezwykle złożone, nawet ryby i skorupiaki. Według jednej z hipotez jezioro w formie otwartego zbiornika istnieje od dziesiątek milionów lat, a tylko ostatnie 14-15 milionów jest ukryte pod lodem.

Oznacza to, jak twierdzą naukowcy, że lokalne ryby i skorupiaki miały dużo czasu na stopniową adaptację do warunków podlodowych. Ponadto, jeśli tam są, mogą sprawić, że ekstremalne warunki na Wschodzie będą mniej ekstremalne. Organizmy oddychające tlenem mogą zużywać nadmiar tlenu dostającego się do jeziora wraz z lodem. Wtedy w głębi jeziora może nie być nadmiaru tego gazu – silnego utleniacza, przy którym życie nie jest łatwe – może nie być.

Rosyjscy naukowcy, kierowani przez Siergieja Bułata, zareagowali na to odkrycie niezwykle chłodno. Całkiem słusznie zwracali uwagę, że do odwiertów używano płynów technicznych skażonych zwykłą glebą i innymi bakteriami. Praktycznie niemożliwe jest odróżnienie zanieczyszczeń zewnętrznych od „lokalnych mieszkańców” bez zastosowania „czystego wiercenia”. Krajowi badacze uważają, że w takich warunkach można mówić o prawdziwym „wschodnim” życiu tylko wtedy, gdy zostaną znalezione sekwencje genetyczne zupełnie odmienne od wszystkiego.

A specjalistom z Petersburskiego Instytutu Fizyki Jądrowej Rosyjskiej Akademii Nauk udało się znaleźć tam bakteryjne DNA, które nie pokrywało się z żadnym ze znanych gatunków. Jest im tak obcy, że nie udało się nawet umieścić go w jakiejś grupie bakterii. 14 procent jej genów nie znajduje się u żadnego innego znanego gatunku. Jak powiedział wtedy Siergiej Bułat, to DNA jest tak niepodobne do niczego innego, że „gdyby zostało znalezione na Marsie, niewątpliwie ogłosiliby, że jest to życie z Marsa. Chociaż jest to ziemskie DNA”.

Są to jednak bakterie, proste, jednokomórkowe, bez „dzwonków i gwizdków” i niepotrzebnej złożoności. W próbkach lodu nie znaleziono jeszcze genów czegoś nieoczekiwanego i jeszcze bardziej złożonego, ale jednocześnie odmiennego od gatunków lądowych. Tak więc eukarionty, a nawet wielokomórkowe, takie jak ryby, w opinii naszych naukowców, są tam nadal anulowane. To może nie być złe. Ryby, żyjące bez światła i dostarczania składników odżywczych z góry, powinny być tak obce wszystkiemu, że wiemy, że w rzeczywistości nie różniłyby się zbytnio od jakichkolwiek „zielonych ludzi” z opowieści twórczych ufologów.

Kwestia, czy na Wschodzie istnieją organizmy wielokomórkowe, wcale na tym nie jest zamknięta. Niedawno naukowcy odkryli, że organizmy wielokomórkowe - w szczególności grzyby - mogą w jakiś tajemniczy sposób przetrwać głęboko pod dnem morskim. Tam ciśnienie jest nawet wyższe niż w jeziorze subglacjalnym. Podobno grzyby w jakiś sposób współistnieją z bakteriami chemoautotroficznymi, które poprzez utlenianie pozyskują energię z materii nieorganicznej. Niewystarczająco utlenione związki żelaza, na przykład w składzie oliwinu, służą jako „paliwo” do tak głębokiego życia. Bakterie „spalają” go tlenem i pozyskują wodę.

A pod koniec kwietnia 2017 roku okazało się, że wielokomórkowe grzyby opisanego typu mogą istnieć pod dnem morskim przez 2,4 miliarda lat. Ponadto powstały jeszcze przed nasyceniem atmosfery tlenem. Oznacza to, że wbrew wcześniejszym poglądom wielokomórkowe i złożone życie nie potrzebuje atmosfery tlenowej ani sprzyjających warunków na powierzchni planety. Jeśli tak było miliardy lat temu, być może nawet dzisiaj w jeziorze podlodowcowym żyją organizmy bardziej złożone niż bakterie – i znacznie więcej.

Załóżmy przez chwilę, że może być tak. Wtedy znaczenie ich odkrycia wykracza daleko poza naszą wiedzę o ziemskim życiu. Faktem jest, że jelita Marsa, Tytana, Enceladusa, Europy, Ceres i wielu innych ciał tego systemu również mają czapę lodową na górze, wodę poniżej i wysokie ciśnienie. Są tak podobne do warunków Wschodu, że wniosek nasuwa się sam: jeśli pod lodami Antarktydy znajduje się złożone życie, trudno jest wykluczyć jego obecność w innych światach Układu Słonecznego.

Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że głównym problemem antarktycznego życia podlodowego jest zimno. W rzeczywistości może tak nie być. Tak, górne warstwy jeziora są schładzane do minus trzech stopni Celsjusza. Gdyby nie było ciśnienia powyżej 350 atmosfer, na ich miejscu byłby lód, tyle że nie pozwala on zamarznąć tak zimnej wodzie. A jednak najprawdopodobniej dolne warstwy jeziora są znacznie bardziej ekstremalne pod względem temperatur.

W lodzie sto, dwa metry nad jeziorem udało nam się znaleźć termofilną bakterię Hydrogenophilus thermoluteolus. Chociaż jest tam dość powszechny „z wyglądu” (geny są podobne do innych znanych próbek), bardzo trudno jest przypisać go zanieczyszczeniach z zewnątrz. I to nie tylko dlatego, że termofilna bakteria na Antarktydzie byłaby dość dziwnym zanieczyszczeniem. Co ważniejsze, przed lodem na wschodzie można go było znaleźć tylko w gorących źródłach. Na powierzchni nie ma nic do roboty - żyje, utleniając wodór, który gromadzi się w miejscach kontaktu gorącej wody ze skałami.

Taki "zanieczyszczający" prawie na pewno nie mógł dostać się do nafty lub freonu używanego w wierceniu z Rosji lub innych części świata. Produkcja takich substancji nigdzie nie odbywa się w gorących źródłach. Na tej podstawie rosyjscy i francuscy naukowcy sugerują, że te same źródła kryją się na dnie jeziora subglacjalnego, przez które oprócz gorącej wody przepływa wodór, będący podstawą życia chemoautotroficznego.

Ogólnie rzecz biorąc, Hydrogenophilus thermoluteolus nie jest największą skrajnością wśród tych, którzy mieszkają w pobliżu gorącej wody. Ludzie tacy jak ona żyją i rozwijają się w temperaturze 40-60 stopni Celsjusza. Najbardziej „sztywne” z nich to prostsze organizmy jednokomórkowe, archeony, które przenoszą temperaturę do 122 stopni Celsjusza. Jednak do tej pory nie znaleziono śladów archeonów w lodzie nad jeziorem ani w próbkach z niego. Jeśli więc na samym dole jest gorąco, to nie nadmiernie, nie powyżej temperatury wrzenia, w której umierają bakterie.

Kilka lat temu głębokie wiercenie w wodach jeziora zaczęło zwalniać. Aby dostać się na taką głębokość, wiertło nie jest odpowiednie: topniejąca woda z lodu szybko zamarza. Zastępuje go niezamarzająca nafta lub freon. Ale jeśli takie płyny - może być w nich dużo bakterii - dostaną się do wód jeziora, bardzo trudno będzie zrozumieć, który z tych znalezionych podczas wiercenia jest tubylcem, a kto kosmitą. Rosyjscy naukowcy już dawno doszli do wniosku, że na ostatnich dziesiątkach metrów lodu, a tym bardziej w samym jeziorze, potrzebne są zasadniczo inne technologie, które wykluczają kontakt wody jeziora z płynami zewnętrznymi.

Niestety oznacza to, że potrzebny jest nowy sprzęt wiertniczy. A jego stworzenie – w przeciwieństwie do eksploatacji poprzedniego – wymaga pieniędzy, choć bynajmniej nie na kosmiczną skalę. Więc gdzieś w 2015 roku dalszy postęp prac został poważnie spowolniony. „Nudna” część personelu stacji to obecnie zaledwie kilka osób, a raz do realizacji tego zadania jej personel sprowadzono do kilkudziesięciu.

To, co się wydarzyło, jest najprawdopodobniej tak, jakby po październiku 1957 r. Chruszczow nagle powiedział, że wystrzelenie satelitów jest drogie i nie zapewnił finansowania wszystkich innych lotów kosmicznych. Rosyjscy naukowcy znaleźli najlepszego kandydata na niezwykłe życie dla jeziora podlodowcowego leżącego na głębokości kilku kilometrów. To jezioro, jak wielu uważa, jest połączone kanałami podpowierzchniowymi z innymi lokalnymi jeziorami - a jest ich na Antarktydzie dziesiątki, Wostok jest po prostu największy. I nagle zamiast kontynuować pracę, odnajdywać nowe bakterie czy nawet organizmy wielokomórkowe, nagle sami porzucamy walkę.

Logika tej decyzji jest zrozumiała. Chruszczow nie mógł powiedzieć „pobaw się i wystarczy” – straciłby twarz z powodu presji konkurencyjnej ze strony Stanów Zjednoczonych. W. Brown był tam ze swoimi marzeniami o księżycu, a odmowa lotu postawiłaby ZSRR w niewygodnej sytuacji. Niestety, złowrogim Amerykanom nie spieszy się konkurować z nami w kierunku odkrywania najbardziej egzotycznego życia na ziemi. W tym celu Stany po prostu nie mają stacji polarnej tuż nad jeziorem. W rezultacie sytuacja może przerodzić się w długotrwałą przerwę w naszych wysiłkach w tym kierunku.

Jednak NASA dopiero myśli o metodach wiercenia kilometrowego lodu w Europie. Być może pomyślą o przetestowaniu mobilnego kompleksu wiertniczego na tym samym Wschodzie. Wtedy może się okazać, że pierwszeństwo w odkryciu najbardziej ekstremalnego życia pod lodem będzie miał ktoś inny.