Der Wostoksee, der sich in unmittelbarer Nähe des südlichen geomagnetischen Pols der Erde befindet, ist vielleicht eines der letzten ernsthaften Geheimnisse unserer Welt. Das Wasser im See, 20 bis 14 Millionen Jahre in Eisgefangenschaft! zurück, speicherte eine informative "Momentaufnahme" des prähistorischen Zustands des Planeten Erde. Und das bedeutet, dass die Menschen die Möglichkeit haben, in eine so ferne Vergangenheit zu blicken, von der sie nicht zu träumen wagten. Zum Beispiel wird es möglich sein, anhand des Wasserzustands die Zusammensetzung der alten Atmosphäre zu beurteilen, vulkanische Prozesse, die den Planeten zu Beginn der Quartärperiode erschütterten. Und sogar über die ältesten Lebensformen.
Bisher haben 45 Staaten ihre Stationen in der Antarktis und betreiben aktive wissenschaftliche Arbeit. Und die Russen haben die Handfläche in der Entdeckung des subglazialen "Relikts", nämlich des Flaggennavigators der Luftfahrtabteilung der 4. sowjetischen Antarktisexpedition R. V. Robinson. Er sah, wie andere Piloten, die später vom Bahnhof Mirny in die Region Wostok flogen, sehr große Bereiche der Oberfläche, die sich stark vom Rest unterschieden und üblicherweise als "Seen" bezeichnet wurden.
Sie trafen sich immer an denselben Orten und wurden sogar zur Navigation verwendet. Aber dann nahm es niemand ernst. Das gleiche Schicksal erwartete die Hypothese des berühmten Glaziologen I. A. Zotnikov (jetzt korrespondierendes Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften, Doktor der Geographischen Wissenschaften), der die Möglichkeit vorschlug, die Dicke des antarktischen Gletschers während seiner Bewegung zu schmelzen.
Es scheint, über welche Art von See können wir sprechen, wenn die Durchschnittstemperatur in der Antarktis -57 ° C erreicht. Wasser gefriert ohne Zweifel bei dieser Temperatur. Tatsache ist jedoch, dass sich der See nicht an der Oberfläche befindet, sondern unter einer 4 Kilometer langen Eisschicht. Um die Wahrheit zu sagen, selbst als diese flachen Ebenen von den Piloten entdeckt wurden, nannten sie sie Seen für eine Oberfläche, die aus großer Höhe einem See ähnelt. So kam es, dass es sich über einem solchen See befand, ohne es zu wissen, dass 1957 die Teilnehmer der sowjetischen Polarexpedition die Wostok-Station errichteten (der See erhielt 1993 den gleichen Namen).
Selbst A. Kapitsa, damals ein unerfahrener Geograf und später ein Akademiker, der 1959 und 1964 während der seismischen Untersuchung ein nicht standardmäßiges reflektiertes Signal erhalten hatte, wagte es nicht, eine so kühne Vermutung anzustellen. Das Signal ergab zwei Reflexionsspitzen anstelle von einer - bei 3730 und 4130 m. Daraus ergab sich, dass sich die Gletscherschichten bis zu einer Tiefe von 3730 m erstreckten und die Grundgesteinsfelsen der Antarktis in einer Tiefe von 4130 m begannen. Die Wissenschaftler erklärten dann die mysteriöse Form des Signals durch unter dem Eis liegende Sedimentgesteine.
Jetzt haben sie sicher herausgefunden, dass seismische Wellen nicht auf Sedimentablagerungen "stolperten", sondern auf einer 400 Meter hohen Wassersäule. In den 1970er Jahren führte das Scottish British Polar Institute ein umfangreiches Flugprogramm mit Radiowellen durch, die die Gletscher der Zentralantarktis erklangen ließen. Auf den Radio-Tonbändern kreuzten die Routen an einigen Stellen die Bereiche, in denen Reflexionen unter dem Eis einen eher eigenartigen Charakter hatten. Man konnte davon ausgehen, dass an diesen Punkten die Fluglinien große Ansammlungen von subglazialen Gewässern kreuzten, die dann in den 1970er Jahren als subglaziale Seen bezeichnet wurden. Und der See, über dem sich die Wostok-Station befand, wurde nach ihr benannt. Aber das alles war immer noch nur eine wissenschaftliche Hypothese.
Und erst in den frühen neunziger Jahren, als die Wissenschaftler über Laseraltimetriedaten verfügten, die vom ERS-1-Weltraumsatelliten stammen, wurde klar: Im Gebiet der Wostok-Station gibt es eine große flache Ebene mit einer Länge von bis zu 280 km und einer Länge von bis zu 70 km km breit. Diese Daten zwangen A. Kapitsa, die Ergebnisse seiner langjährigen seismischen Untersuchung zu verbessern. Nachdem der Akademiker alle verfügbaren wissenschaftlichen Forschungsergebnisse gesammelt hatte, machte er einen Bericht, der zu einer Sensation in der realen Welt wurde. 1994 erfuhr die Welt, dass sich in dem leblosen Kältepol ein alter, konservierter See befindet. Die Entdeckung eines riesigen subglazialen Sees in der Antarktis in der Nähe der russischen Wostok-Station zählt zu Recht zu den größten geografischen Entdeckungen des 20. Jahrhunderts.
Die Größe des Sees war beeindruckend: Er ist mehr als 280 km lang und 50 km breit. Die Fläche der Wasseroberfläche beträgt also mehr als 10.000 km? und ist nur mit Seen wie Onega (Europa), Tschad und Rudolph (Afrika), Nicaragua (Mittelamerika) und Titicaca (Südamerika) vergleichbar. Die durchschnittliche Tiefe des Sees beträgt 750 Meter. Danach "untersuchten" sowjetische Spezialisten der polaren marinen geologischen Erkundungsexpedition den See gründlich mit der Methode der Bodenuntersuchung.
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Im Laufe der Jahre wurden Tausende von kontinuierlichen seismischen Abschnitten in verschiedenen Richtungen des Sees durchgeführt. Das Ergebnis war atemberaubend: Zum ersten Mal "sah" ein Mann, was unter einer 4 Kilometer dicken Eisschicht vor ihm verborgen war. Zum Beispiel fanden sie heraus, dass es im westlichen Teil des Wostoksees viele Buchten, Buchten und Halbinseln gibt. Es ist flach im Gegensatz zu dem östlichen, der einen steilen Tiefwasserküstenrand hat.
Der Boden dieses mit einem Halbmond gekrümmten Süßwasserbeckens weist ein stark schroffes Relief auf, die Tiefe erreicht an einigen Stellen 1200 m. Wie die Ergebnisse der thermischen Abtastung der Oberfläche zeigten, ist die Wassertemperatur im See ziemlich hoch - ungefähr von + 10 ° bis + 18 ° C. Jüngste Studien japanischer und amerikanischer Wissenschaftler zeigen, dass der See durch ein Riff in zwei unabhängige Gebiete unterteilt ist, von denen jedes seine eigene mikrobiologische Umgebung haben kann.
Jetzt wurden 77 Seen unter der Eisschale der Antarktis entdeckt. Aber der größte von ihnen ist der Wostoksee. Und seine Einzigartigkeit liegt in der Tatsache, dass das Wasser des Sees durch die Dicke des Eises mehrere Millionen Jahre lang vollständig von direkten Kontakten mit der Atmosphäre, der Sonne, den Winden und dem Leben an der Oberfläche abgeschnitten war. Dies bedeutet, dass die biologische und chemische Zusammensetzung des Wassers während dieser Zeit unverändert blieb. Viele der Forscher glauben, dass einzigartige Lebensformen das alte Wasser bewohnen können. Der Wostoksee unterscheidet sich auch in der Schwerkraft: Die Forscher waren überzeugt, dass die Schwerkraft gegenüber Tiefwasserkörpern schwächer ist, da die Wasserdichte die Hälfte der Dichte eines Steins beträgt.
Wissenschaftler, die mit dem Flugzeug um den See fliegen, haben eine Karte seines Grundes zusammengestellt. Ihre Arbeit zeigte, dass der See ungefähr 5,4 Tausend Kubikkilometer Wasser enthält - ungefähr 5% der weltweiten Süßwasserversorgung. Es wurde auch vermutet, dass sich der Wostoksee in einem Rissbruch in der Erdkruste befindet. Dann ist es wahrscheinlich, dass Prozesse in der Nähe von vulkanischen Prozessen am Boden stattfinden, wobei Salzströme ausbrechen. Daher kann das Wasser in den unteren Schichten salzig sein. Und von oben ist das Wasser aufgrund des Schmelzens des Gletschers höchstwahrscheinlich frisch.
Die erhaltenen Daten ermöglichten es Wissenschaftlern auch, die Höhe (Höhe) der freien Wasseroberfläche zu bestimmen. Es stellte sich heraus, dass es 3100 m über dem Meeresspiegel liegt, dh das Wasser des Wostoksees hat keinen direkten Kontakt mit dem Ozean, der die Antarktis von allen Seiten umgibt. Darüber hinaus befindet sich über der Wasseroberfläche ein gewölbtes Gewölbe von Hunderten von Metern Höhe, das mit uralter Luft gefüllt ist.
Warum schmelzen Gletscher bei so niedriger Temperatur? Die wissenschaftliche Antwort für die ungeschulte Person kann wenig erklären. Aber kurz gesagt sieht es so aus. Nach dem russischen Glaziologen I. Zotnikov führten Wissenschaftler der Universität Bristol im Jahr 2000 eine dreifache Radaruntersuchung des Sees durch.
Es stellte sich heraus, dass in der Nähe des westlichen und nördlichen Stadtrandes trotz der niedrigen Temperaturen jedes Jahr fast 10 Zentimeter Eisschicht schmilzt (die Schmelztemperatur ist aufgrund des hohen Drucks der darauf liegenden Eisdecke niedriger als gewöhnlich!). Es ist noch einfacher - die Eiskappe wirkt wie eine Thermoskanne und die Hitze der Erde schmilzt das Eis. Anschließend gefriert das Schmelzwasser am Boden der Eisdecke wieder und erhöht es von unten, jedoch bereits an den gegenüberliegenden Ufern. So zirkulieren die Gewässer des Wostok-Sees langsam und der gesamte Zyklus ihrer Erneuerung dauert nach Schätzungen der Forscher 15 bis 30.000 Jahre.
In den frühen 70er Jahren des letzten Jahrhunderts, als es nur Vermutungen über die Existenz des Sees gab, begann am Bahnhof Wostok ein Projekt für Tiefeisbohrungen. Ursprünglich bestand das Hauptziel der Tiefbohrungen darin, einen kontinuierlichen Eiskern - eine zylindrische Eissäule - zu erhalten, eine Art Gletscherscheibe, deren Untersuchung es ermöglichte, alle Klimaveränderungen auf unserem Planeten in den letzten 420.000 Jahren zu rekonstruieren, die in Schichten von angesammeltem Eis aufgezeichnet wurden.
Bereits 1959 konnte der Leiter der Wostok-Station, VS Ignatov, mit Hilfe einer thermischen Bohrmaschine eine Tiefe von 40 Metern erreichen. Ein Jahr später ging die von I. A. Zotikov entworfene thermische Bohrmaschine 10 Meter weiter. Aufgrund der unvollständigen Technologie war es dann nicht möglich, beeindruckendere Ergebnisse zu erzielen - der Bohrer gefror einfach im Eis. Die Situation änderte sich mit der Ankunft von Spezialisten des Leningrader Bergbauinstituts im Jahr 1967, die drei Jahrzehnte lang am Bahnhof Wostok Eis gebohrt hatten und es geschafft hatten, tief in die Eisschichten auf 3623 m einzudringen.
Wissenschaftler haben genaue Daten über Klimaveränderungen in den letzten 420.000 Jahren erhalten. So erhielten wir Informationen über vier vollständige Klimazyklen auf der Erde. Aber es war dieser Brunnen, der Gegenstand der Diskussion wurde. Als russische Forscher begannen, den Brunnen zu vertiefen, stellten sie fest, dass sich Eis nicht atmosphärischen Ursprungs laut Isotopenanalyse unter einer Tiefe von 3543 m befand. Wie Valery Lukin sagte, entsteht atmosphärisches Eis durch Schneefall, der sich unter seinem eigenen Gewicht in Firn und später in Eis verwandelt. Das Eis aus dem Brunnen bildete sich jedoch deutlich durch Gefrieren des Wassers.
Auf dieser Grundlage schlug der bereits erwähnte Igor Zotikov eine neue Theorie vor. Basierend auf der Hypothese der Existenz des Superkontinents Gondwana (darunter Afrika, Südamerika, Asien, Australien und möglicherweise die Antarktis, die sich später trennte, um den Globus zu treiben begann und anschließend die moderne Position einnahm), schlug er den Wostoksee vor erschien kurz vor der Vereisung der Antarktis, die begann, nachdem der Kontinent an den kalten Pol gerutscht war. Das Wasser des neu gebildeten Sees war zusammen mit dem gesamten Kontinent mit Eis bedeckt. Laut russischen Forschern beträgt die Dicke des Seeeises über dem Wasser 210 m. Der Akademiker Zotikov schlug vor, dass dies genau der Gleichgewichtswert ist, durch den eine Kältewelle seit 50 Millionen Jahren nicht mehr eindringen konnte.
1994 - Russische Glaziologen bohrten drei Viertel des Weges zum See und untersuchten die 400.000 Jahre alte Klimageschichte der Erde, die in Schichten wachsenden Eises aufgezeichnet wurde. Proben, die sehr nahe an der "Kuppel" entnommen wurden, zeigen das Vorhandensein von Mikroben (einschließlich solcher, die der Wissenschaft bisher unbekannt waren), Nährstoffen und verschiedenen Gasen, einschließlich Methan. Mit anderen Worten, alle typischen Anzeichen biologischer Prozesse wurden jetzt gefunden, möglicherweise in einem vollständig isolierten Ökosystem. Das heißt, es ist eine einzigartige "Kapsel aus der Antike", die es Wissenschaftlern ermöglicht, viele der komplexesten ungelösten Probleme in der Geschichte der Erde zu lösen.
Der russische Rekord für Superdeep-Bohrungen wurde noch nicht gebrochen: Die Russen konnten die Verbotsmarke von 3623 m erreichen (Spezialisten aus anderen Ländern haben die Barriere von 2500 noch nicht überwunden). Dennoch wurden die 1998 aus dieser Tiefe entnommenen Eisproben von Wissenschaftlern aus Russland, Amerika und Frankreich zu gleichen Teilen aufgeteilt. An diesem Punkt wurden die Studien erstellt. Die russische Ausrüstung hätte weiter vorankommen können, aber die Bohrungen wurden wegen der Gefahr einer nicht sterilen Probenahme eingestellt, die das einzigartige Reliktsystem des Sees beschädigen könnte. In einer natürlichen Nische, die seit Hunderttausenden von Jahren isoliert ist, hat sich ein eigenes biologisches Gleichgewicht entwickelt.
Was kann passieren, wenn die mit moderner Mikroflora gesättigte Luft in die Buren strömt? Würde eine unerwartete Expansion zu irreparablen Folgen führen? Und einige Länder drängen sogar darauf, nicht in das Unbekannte einzudringen. Was ist, wenn von dort aus der uralten Dunkelheit eine "Pest des 21. Jahrhunderts" auftaucht?
Aus einer Reihe physikalischer Gründe wird angenommen, dass der Wostoksee mit Gasen (insbesondere Sauerstoff) übersättigt ist und Mikroorganismen, die sich an diese Bedingungen angepasst haben, einzigartige Eigenschaften haben können. Eine unachtsame Kollision zweier Welten kann zu einem Konflikt führen, und es ist nicht bekannt, wer als Sieger daraus hervorgehen kann: Die Mikroben des Wostok-Sees können unter dem Eindringen von Mikroorganismen aus der Biosphäre der Erde leiden, aber wir können theoretisch auch die Rolle eines Opfers übernehmen.
Daher wurde 1998 auf einer Sitzung von SCAR - dem Internationalen Wissenschaftlichen Komitee für Antarktisforschung - beschlossen, die Bohrungen einzustellen. "Der See ist sehr wertvoll zum Experimentieren", warnt Keenan Ellis-Evans, ein Mikrobiologe aus Cambridge, Großbritannien.
Obwohl der Wostoksee völlig ungelöst ist, hat er der Wissenschaft bereits viele wertvolle Informationen präsentiert. Zum Beispiel traf sein vorgeschlagenes Modell Astronomen mit einer Ähnlichkeit mit den natürlichen Bedingungen des Mars. Es ist bekannt, dass der Nordpol des roten Planeten ebenfalls von einem riesigen Gletscher bedeckt ist. Und vor Millionen von Jahren erlebte der Mars wie die Erde starke Veränderungen in der Neigung der Rotationsachse. Mit anderen Worten, die Gebiete, die heute die Kältepole auf beiden Planeten sind, hatten in der Vergangenheit ein viel wärmeres Klima.
Dann wird die Hypothese, dass unser Weltraumnachbar auch polare Seen ähnlich dem Wostoksee hat, durchaus plausibel. Und wenn Leben unter den Gletschern der Antarktis gefunden wird, warum dann nicht auf dem Mars? Sogar die US National Space Agency ist ernsthaft an dem Problem des Erdsees interessiert und vergleicht es mit dem Ozean Europas, dem Mond des Jupiter.
Es stellt sich heraus, dass der subglaziale See auf der Erde ein ideales Testgelände ist, um die Technologie des Eindringens unter das Eis in Europa zu testen, wo der Ozean mindestens mit einer 20 Kilometer langen Eisschicht bedeckt ist und der Wostoksee „nur“4 Kilometer lang ist. Die Probleme bleiben jedoch gleich. Wie kann man keinen "Schmutz" (terrestrische Bakterien) zum Jupitermond bringen, wie kann man das Eis durchbrechen, wie kann man die Übertragung eines Signals vom Unterwasserfahrzeug an die Oberfläche sicherstellen?
Der antarktische Kern ermöglichte es, die globalen Klimaveränderungen zu beurteilen, die in den letzten Hunderttausenden von Jahren auf dem Planeten stattgefunden haben. Entsprechend dem Verhältnis der Sauerstoffisotope in Luftblasen haben Wissenschaftler die Änderung des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre in den letzten einer halben Million Jahren bestimmt. Es ist bereits zuverlässig bekannt, dass es sich geändert hat - und sehr viel. Und vor allem - ohne menschliche Beteiligung! Aber genau der "Treibhauseffekt", der durch die Entwicklung der menschlichen Zivilisation verursacht wird, erklären Befürworter der globalen Erwärmung den Anstieg der durchschnittlichen atmosphärischen Temperaturen. Studien haben gezeigt, dass vulkanische Aktivitäten oder beispielsweise riesige Waldbrände viel mehr Kohlenmonoxid in die Atmosphäre abgeben.
Außerdem. Laut Akademiker A. Kapitsa stieg zuerst die Temperatur der Atmosphäre und dann der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre und nicht umgekehrt! Mit einem Wort, sie machen bereits erstaunliche Entdeckungen! DNA-Spuren wurden in einem Kern aus antarktischem Eis aus einer Tiefe von 3543 m gefunden. "Die Forscher stellten sofort fest, dass es sich um ein einzigartiges natürliches Relikt handelte", sagte V. Lukin, Leiter der russischen Expedition des Instituts für Arktis und Antarktis. "Es ist möglich, dass der See bakterielle Lebensformen beherbergt, die der modernen Wissenschaft unbekannt sind und etwa eine halbe Million Jahre alt sind. Die gefundene DNA, die nicht mit terrestrischen Organismen übereinstimmt, ist eine Bestätigung dafür. Fachleute der Molekularbiologie sind auch davon überzeugt, dass diese Art von DNA nicht in den Katalogen der Weltwissenschaft enthalten ist."
Die Forschung ist in vollem Gange und bringt neue Entdeckungen. In einem Kern aus Seeeis aus einem Brunnen entdeckten Molekularbiologen des St. Petersburger Instituts für Kernphysik drei Arten von thermophilen toten Bakterien, die der Wissenschaft unbekannt sind. Ihre modernen Gegenstücke entwickeln sich in hydrothermalen Quellen in aktiven Regionen von Ozeanen und Kontinenten bei Temperaturen von + 40–60 ° C. Daraus folgt, dass einst das Wasser des Wostoksees wärmer war als alle modernen südlichen Meere.
Der russische Mikrobiologe S. Abyzov hat als Ergebnis von Kernstudien aus dem tiefsten Bohrloch der Antarktis bewiesen, dass Mikroorganismen in einem Zustand schwebender Animation im Eis bis in die tiefsten Horizonte existieren. Bisher wird angenommen, dass das Leben im Seewasser oder seinen Bodensedimenten auch durch Mikroorganismen begrenzt ist. Gleichzeitig konnte keiner der heute bekannten in diesem Wasser lange genug existieren.
Laut V. Lukin kann dieses Ereignis in Bezug auf seine wissenschaftliche Bedeutung nur mit der Landung eines Mannes auf dem Mond verglichen werden. Etwa 130 Meter verbleiben an der Oberfläche des Sees. "Wir gehen davon aus, dass wir diese Strecke in drei Winterquartalen zurücklegen können", sagte V. Lukin.
Die Wasserschicht des Sees trennt nur 130 Meter Eis vom Grund des Brunnens. Was wartet hinter dieser kleinen Brücke auf die Menschheit?
V. Syadro, T. Iovleva
