В
НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ на одном из семинаров был представлен
доклад на тему «Статус исследований подледникового озера Восток». Заведующий
лабораторией молекулярных и атомных пучков Отделения нейтронных исследований,
кандидат физико-математических наук 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 в начале XXI века.
Основной целью проводимых работ является обнаружение необычных форм жизни
или их отсутствие в экстремальных ледовых эко - нишах. Это предполагает,
в свою очередь, «чистый» доступ к водной среде, в частности, подледникового
озера Восток, которое находится в районе расположения одноименной российской
антарктической станции.
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, которые
характеризуются давлением до 400 атм., отсутствием света, специфическим
газовым (сверх избыток растворенного кислорода) и химическим (пресная и
ультрачистая без органических соединений) составом воды, 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 спутников Юпитера – Европы и 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. 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.
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.
В. Ф. Ежов
Фотографии А. Захарова