Tó | |
Keleti | |
---|---|
Morphometria | |
Méretek | 260 [1] × < 50 [1] km |
Négyzet | 15 790 km² |
Hangerő | 5400 [2] km³ |
Tengerpart | 1010 km |
Legnagyobb mélység | 1200 m felett |
Elhelyezkedés | |
78°28′00″ D SH. 106°48′00″ K e. | |
Kontinens | |
Vidék | Kelet-Antarktisz |
Keleti | |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A Vostok [1] az Antarktisz legnagyobb szubglaciális tava [3] [4] [5] [6] [7] .
A Vosztok-tó az antarktiszi „ Vostok ” állomás területén (77 ° D, 105 ° K) egy körülbelül 4000 m vastag jégtakaró alatt található, amelynek mérete körülbelül 250 × 50 km. A becsült terület 15,5 ezer km². Mélysége több mint 1200 m. A víz térfogata körülbelül 5400 km³ [2] .
A Vosztok-tó elsősorban azért egyedülálló, mert több millió éve elszigetelődött a környezettől. Fölötte négy kilométeres jéghéj szolgált a tó természetes szigetelőjeként. A tudósok szerint a tó vizében élő szervezetek élhetnek, mert az élethez szükséges összes tényezőt tartalmazza:
A tó nevét a szovjet (ma orosz, nemzetközi legénységgel rendelkező) Vosztok tudományos állomásról kapta , amely 1957 óta működik a területen.
A Vosztok-tó felfedezése a 20. század második felének egyik legnagyobb földrajzi felfedezése.
2007-ben összesen több mint 140 szubglaciális tavat fedeztek fel az Antarktiszon.
Ennek a tónak, valamint más szubglaciális tavaknak a létezését kutatási adatok és elméleti igazolások alapján Andrej Kapitsa már 1955-1957-ben megjósolta, de úgy gondolják, hogy maga a felfedezés viszonylag nemrég, 1996-ban történt az erőfeszítések révén. orosz sarkkutatók.
A 19. század vége óta ismert az az elképzelés, hogy a gleccser igen nagy vastagsága esetén a hőmérséklet az alsó határán egyenlővé válhat a jég olvadási hőmérsékletével. Ez Peter Kropotkin elképzeléseiből következett , aki úgy vélte, hogy a nagy, hideg gleccserek vastagságában felülről, ahol az átmeneti hőmérséklet-ingadozások nincsenek hatással, az utóbbi lineárisan növekszik a mélységgel, ahogy az más kőzetekbe fúrt kutaknál is történik.
Ezen álláspont alapján már az 1950-es években Nikolai Zubov oceanológus bevezette a gleccser kritikus vastagságának fogalmát, amelynél a jég olvadáspontját annak alján éri el (megfelelő nyomáson ). Ő volt az első, aki felvetette, hogy az Antarktisz gleccsereinek első szeizmikus felmérései során talált szokatlanul vastag szárazföldi jégtakarók víz keletkezését okozhatják az alsóbb részeken, még akkor is, ha a jég hőmérséklete a felszínen nagyon alacsony.
Gordon Robin angol gleccserkutató 1955-ben publikált egy klasszikus munkáját, amelyben kimutatta, hogy a hőmérsékleti mező vastag antarktiszi gleccserekben jön létre a lehulló jégrészecskék függőleges hidegátvitelének erős hatására, és semmiképpen sem lineáris. Ezért a Zubov-megközelítés nem használható az ilyen gleccserek mélyén uralkodó állapotok felmérésére.
1961-ben Igor Zotikov termofizikai számításokat végzett a hővezetési egyenlet megoldása alapján egy mozgó folyadéknak tekintett gleccserben. A hideg konvektív átvitelét felülről lefelé is figyelembe vettük . Ennek alapján elemzik a Kelet-Antarktisz központi részének jégtakarójáról az első négy szovjet antarktiszi expedíció (SAE) során nyert adatokat, és kimutatják, hogy a szelvény mentén a Mirny állomástól a Vosztok állomásig és tovább a Déli Földrajzi Sarkig. , az Antarktisz jégtakarójának középső részei olyan körülmények között vannak, amikor a gleccser alsó felületéről felfelé a nagy vastagsága miatt nagyon kicsi a hőelvonás. E tekintetben a geotermikus áramlás egy részét folyamatosan a jégszilárd mederhatár közelében folyamatos olvadásra kell fordítani. Ugyanebben a munkában bemutatták a fenti megfontolások alapján számított hőmérsékleti mezőt a teljes jégvastagságra a Vostok állomás alatt, és kimutatták, hogy a jég hőmérséklete annak alsó határán megegyezik a meder olvadási hőmérsékletével (-2 °C). 300 atmoszférát meghaladó nyomás. Következtetés: az olvadékvizet viszonylag vékony film formájában kinyomják azokra a helyekre, ahol a gleccser vastagsága kisebb, és ott újra megfagy, és már jég formájában a gleccser szélei felé költözik. A jég alatti meder elszigetelt mélyedéseiben ez a víz tavak formájában halmozódhat fel az antarktiszi jégtakaró legvastagabb központi része alatt.
Így felmerült az a hipotézis, hogy az Antarktisz jege alatt, egy olyan területen, amely majdnem megegyezik Európa területével , édesvíztenger ömlik ki. Oxigénben gazdagnak kell lennie , amelyet a felső jég- és hórétegek juttatnak el fokozatosan a mélybe. És nagyon könnyen lehet, hogy van élet ebben a jég alatti tóban. Összeállították az Antarktisz jégtakarójának középső részének meder közelében lévő folyamatos olvadásos területek számított térképét. A térképből az derült ki, hogy a Vostok , Amundsen-Scott , Baird állomások olyan területeken találhatók, ahol folyamatos a fenékolvadás, és itt szubglaciális tavakra lehet számítani.
I. A. Zotikov hipotézisének első ízben valós megerősítését az 1960-as években (több mint két kilométeres) fúrták az amerikai Baird állomáson , amely ahhoz a területhez tartozott, ahol a jég alatti olvadásnak feltételezték. . Amikor a fúró elérte a gleccser alját, friss víz zúdult a kútba.
Az állandó fenékolvadás és a szubglaciális víz tényének felismerése az Antarktisz középső részén új megközelítéseket teremtett a negyedidőszak jégtakaróinak rekonstrukciójában, a gleccserek szélére préselt ásványi anyagok (különösen az olaj és gáz) felhalmozódásában. víz, ez lett a fő elméleti tényező a radioaktív hulladékok elhelyezésére irányuló projekt elutasításában.hulladék a jégtakaró alján Közép-Antarktiszon.
A Vostok állomás alatti jégtakaró szeizmikus szondázása, amelyet Andrei Kapitsa vezetésével 1959-ben és 1964-ben végeztek, lehetővé tette a vastagságának meghatározását. Ugyanakkor kiderült, hogy a gleccser aljáról a visszaverődés fő csúcsán kívül egy másikat is észleltek a vevő jelben. Ezután a gleccser alatti üledékes kőzetréteg alsó határáról való visszaverődésként értelmezték. Később felmerült, hogy ez egy visszaverődő jel a jég-víz határról.
Az 1971 és 1978 közötti időszakban a Scott Sarkkutató Intézet légi radaros profilalkotást végzett. Adatai egyértelműen jelezték egy rendkívüli méretű szubglaciális tározó jelenlétét. A 33. RAE szezonjában, 1987. november 7-én az Antarktisz középső részén a PMGE kisméretű légi geofizikai felmérései keretében egy Il-18 repülőgép repült a Molodjozsnaja állomás - Károly herceg-hegység - Vosztok állomás - útvonalon. Molodyozhnaya állomás. A Vostok állomáshoz közeledve a jégpolcok feletti tükröződésekhez hasonló visszaverődéseket rögzítettek. 1995-ben (41 RAE) egy cambridge-i találkozó után a PMGE a RAE-vel közösen megkezdte ennek a természeti objektumnak a szisztematikus tanulmányozását földi geofizikai módszerekkel. A kezdetet a reflektált hullámok (SRM) módszerével végzett szeizmikus szondázás tette le, majd 1998-tól ezekkel kombinálva kezdték el végezni a földi radarprofilozást. E munkák célja a Vosztok-tó mint földrajzi objektum morfometriai jellemzőinek meghatározása volt [9] .
Az 5G-nek nevezett kút paleoklímakutatás céljából végzett fúrását 1989-ben kezdték meg a szovjet , francia és amerikai tudósok közös expedíciójának kutatói a Vosztok állomáson . Az 1996-ra elért 3539 méteres mélységtől kezdve a jég kémiai és izotópos összetétele, krisztallográfiai szerkezete jelentősen megváltozott - kiderült, hogy ez a jég egy szubglaciális tó befagyott vize. A kutatásban hat tudományos csoport vesz részt, amelyekben két ország - Oroszország és Franciaország - kutatóintézeteinek és egyetemeinek munkatársai vesznek részt. 2004-ben Oroszország megállapodást írt alá Franciaországgal az Európai Kutatási Szövetség (ENIO) létrehozásáról, melynek célja „az éghajlati és biológiai adatok archívumának létrehozása, az antarktiszi szubglaciális tavak exobiológiai vizsgálata a tanulmány alapján. a kelet-antarktiszi jégmagok ” [10] .
1999-re 3623 m mélységig végeztek fúrást, ebből a mélységből származó jégminták körülbelül 430 ezer évesek voltak, így feltételezhető, hogy a tavat legalább 500 ezer évvel ezelőtt elzárta a jég.
A fúrást 1999-ben függesztették fel a tó tervezett felszínétől körülbelül 120 m-re annak érdekében, hogy megakadályozzák a vízszennyezést , amely károsíthatja a tó egyedülálló ökoszisztémáját . Az alkalmazott fúrási módszerekkel kapcsolatos aggodalmak többször is hangot adtak, főleg külföldi szervezetek és tudósok [11] [12] [13] , többek között politikai okokból [14] . Jelzi a kerozin, freon és etilénglikol használatát kútfúráskor, illetve ezek tóba kerülésének lehetőségét. Orosz szakértők kifogásolják, hogy a fúrási technika biztonságos, jóváhagyták a 26. Antarktiszi Szerződés Konzultatív Találkozóján 2003-ban Madridban [11] , és Grönlandon már tesztelték [15] .
2003-ban a szentpétervári Bányászati Intézetben új technológiát fejlesztettek ki , 2006-ban pedig újraindult a mélyfúrási munka.
Az 52. orosz antarktiszi expedíció (2006-2007) részeként 2006. december végén újraindították a fúrást, és 3650,43 méteres mélységből nyerték ki az első jégmagot .
Összesen idénymunkára 2006-2007. 75 méter jégmag kitermelését tervezték. A csörlő és a kábel műszaki meghibásodása miatt azonban 3665 méter körül le kellett állítani a hőfúró lövedéket - még körülbelül 85 méter volt hátra a tó felszínéig (a számítási hiba plusz-mínusz 20 m). A tervek szerint a szubglaciális Vostok-tó vízmintavételét a Nemzetközi Poláris Év részeként, a 2008-2009-es szezonban végezték volna [10] .
A 2008-as antarktiszi szezonban ismét baleset történt - egy fúrótorony letört. 2009 januárjában az orosz fúrók, miután elvégezték a jéglyuk átmérőjének bővítéséhez szükséges összes előkészítő munkát, megkezdték a fúró „befogását”, hogy a felszínre emeljék.
Az 54. orosz antarktiszi expedíció 2009. január 22-i tájékoztatása szerint a gleccserfúrás folytatódott a Vostok állomáson . A fúrólyuk 138 mm-re történő kiterjesztése után 300 liter etilénglikolt juttattak a fenéklyuk zónába, és előkészítették a vészlövedék visszavételére szolgáló eszközt. Ezen intézkedések után azonban a vészlövedék előrehaladását még nem figyelték meg. Ha a lövedék nem mozdul, a fúrás 3580 m mélységből indul kikerülve - 170 méter marad a tó felszínéig [16] .
2010. március 22-én a Roshydromet vezetője, Alexander Frolov megjegyezte, hogy a tervek szerint 2010-2011 telén hatolnak be a tó vizébe, amikor a déli féltekén nyár lesz [17] .
2011. február 3-án a kút mélysége 3714,24 m volt [18] .
A gleccser pontos mélysége nem ismert, hozzávetőleges mélysége 3730-3770 méter. A jelenlegi napi 2,2 méteres fúrási sebesség mellett további 16-32 napra lenne szükség a tóba való behatoláshoz. A február végi antarktiszi nyári szezon végével együtt azonban 2011 decemberére halasztották a munkálatokat, 2011. február 7-én a kutat a következő évre molylepték. A fúrólövedéket 3720 méter körül állították meg [19] .
A tervek szerint 2011 decemberében a tudósok ismét közvetlenül a tó vizéből nyert friss jeget fúrják meg, geokémikusoknak, krisztallográfusoknak és mikrobiológusoknak adják elemzésre, és a munka ismét leáll. 2011 decemberében új expedíció érkezett a helyszínre Nyikolaj Vasziljev professzor vezetésével [20] .
2012. január 12-én 11 órakor a kút mélysége elérte a 3737,5 métert. A fúrást éjjel-nappal végezték – ebben a szezonban az orosz sarkkutatók arra számítottak, hogy megnyitják a gleccsert és behatolnak a szubglaciális Vosztok-tóba. Valamivel több mint egy tucat méter maradt a célig [21] .
Január 17-19-én a fúrást leállították a geofizikai mérések és a segédmunkák elvégzése érdekében. A szakemberek speciális mélytengeri kamerával, halszemlencsével és infravörös megvilágítással videófelvételt készítettek a kútról. A kút alsó szakaszát 3680-3719 méteres intervallumban fúrták, a kút alsó szakaszát kalibrálták [22] . Január végén, a fúrási műveletek végére az Orosz Föderáció elnökének különleges képviselője, a Föderációs Tanács tagja, a híres sarkkutató, Artur Chilingarov [23] megérkezett a Vosztok állomásra .
2012. február 5-én 3769,3 méteres mélységben a tudósok befejezték a fúrást, és elérték a szubglaciális tó felszínét [24] .
Az új technológia szerint a kútban a fúrófolyadék-oszlop nyomásának alulkompenzációs hatása előzetesen létrejön, aminek következtében a nyomáskülönbség hatására a tóból a víz a behatolást követően a víz mennyiségével felfelé emelkedik. nyomás alulkompenzált és biztonságosan lefagy a kútban. Aztán a következő szezonban megfúrják, és ezt a frissen fagyott vizet tudományos laboratóriumokba küldik elemzésre.
– Valerij Lukin [25]2013. január 10-én nyerték ki az első magot 2 méter hosszú átlátszó tójégből [26] .
A tó fúrásig befagyott vizét a St. Petersburg Institute of Nuclear Physics (PNPI) Eukarióta Genetikai Laboratóriumába szállították elemzésre . 2012 szeptemberében Szergej Bulat, az Eukarióta Genetikai Laboratórium krioasztrobiológiai csoportjának vezetője kijelentette: „Négy baktériumfajt találtak , amelyek szennyezők (szennyező mikroorganizmusok). Ugyanezeket a baktériumokat találták a fúrófolyadékban, és ezzel a piszkos fúrófolyadékkal mosták ki a fúróból a tóvizet, a mintákból további kétféle baktériumot találtak egy embernél. Vagyis semmi érdekes. Az általános következtetés a következő: fent (a hótakaróban) nincsenek sejtek, a tó jegében sincsenek sejtpopulációk - ott élettelen. A víz tartalmazhat valamit” [27] .
A következő antarktiszi szezonban (2012. december – 2013. január), 2013. május közepéig a fagyott jégmagot Oroszországba szállították elemzés céljából.
2013. március 11-én a Roshydromet Északi-sarkvidéki és Antarktiszi Kutatóintézete ( AARI ) a 2012 májusában nyert vízminták vizsgálata után közleményt adott ki, melyben egy, a tudomány számára ismeretlen típusú baktériumot fedeztek fel az antarktiszi szubglaciális Vostok-tóban. évmilliókig 4 kilométeres jégréteggel szigetelték el a külvilágtól, és amely a Jupiter ( Európa , Ganymedes , Callisto ) vagy a Szaturnusz ( Enceladus ) műholdak jég alatti óceánjainak egyetlen szárazföldi analógja . A kemolitoautotróf mikrobák a tóban élhetnek, és nem szerves anyagokból, hanem redox reakciókból nyernek energiát. Ha a biológusok megerősítik felfedezésük valóságát (2013 májusában tisztább vízminták állnak majd a kutatás rendelkezésére, a Vosztok-tó felszínközeli rétegeiből pedig legkorábban 2013 decemberében vesznek új vízmintákat), akkor a tudományos világ képes elkezdeni olyan baktériumok tanulmányozását, amelyek először létezhetnek a legszélsőségesebb körülmények között, beleértve Európa és Enceladus szubglaciális óceánjait [28] .
2013 júliusában publikálták a fúrólyukból származó jégminták metagenomikai vizsgálatának eredményeit . A mintákból 3507 egyedi DNS szekvenciát sikerült izolálni , amelyek közül 1623 esetében állapították meg a taxonómiai hovatartozást (a nemzetséghez vagy fajhoz). A szekvenciák körülbelül 94%-a baktériumokhoz , 6%-a eukariótákhoz (legtöbbjük gombához ), és csak kettő archaeákhoz tartozik . Számos szekvencia tartozik a metazoákhoz ( forgófélék , puhatestűek , ízeltlábúak ). Mivel a talált baktériumok egy része halparazita , a kutatók azt sugallják, hogy halak élhetnek a tóban [29] . A kritikusok (köztük a fent említett Sergey Bulat) szerint a minták többsége valószínűleg szennyezett, vagy olyan élőlények maradványait tartalmazza, amelyek régen elpusztultak, és csak a vastag jégrétegnek köszönhetően maradtak meg. A tó szélsőséges körülményei között olyan összetett állatokat találni, mint a halak, rendkívül valószínűtlennek tartják [30] .
A következő szakaszt, a tóba való behatolást műszeres vizsgálattal 2013-2014-re tervezték [25] , azonban a második behatolásra csak 2015. január 25-én, moszkvai idő szerint 13:12-kor került sor . A második kút 3769,15 m mélynek bizonyult, ami 15 centiméterrel kevesebb, mint az első. Az eltérés az eredeti törzstől való némi eltéréssel magyarázható. Ezúttal jégdugóval zárják le a tavat, hogy folyamatosan hozzá lehessen érni. A tó szisztematikus vizsgálatát a tervek szerint 2016-ban kezdik [31] .
A Vosztok-tó környékén a gleccser tízszer kisebb lejtésű, mint a szomszédos területeken. A fennsíktól nyugatra éles emelkedés (az ún. Ridge (Ridge) Kr. e.), keleten pedig ugyanilyen éles ereszkedés található. Ez a szerkezet a jégpolcokra jellemző . Ez újabb megerősítésként szolgált a tó létezésére vonatkozó hipotézishez.
2008-ban fejeződtek be az 1995 óta folyó földi geofizikai munkák. Az összes rendelkezésre álló adat – beleértve a külföldi vizsgálatokból származó anyagokat is – értelmezése során összeállították a tó partvonalának legrészletesebb térképét, meghatározták medencéjének és a tavat borító gleccsernek a morfometriai jellemzőit.
A jég vastagsága a tó különböző részein északon 3800 m-től délen 4250 m-ig terjed, a határfelület magasságkülönbsége 450 m, míg a gleccser felszínén a magasságkülönbség mindössze 40 m körüli. lefagy. A víz-jeges szakasz abszolút jegyei az északi részen -600 m-től a déli -150 m-ig terjednek.
A szubglaciális Vosztok-tó területe 15 790 km². Vízterületén 11 jégszigetet azonosítottak , amelyek összterülete 365 km². Közülük a legnagyobb területe 175 km². Útközben a környező tavakhoz. A keleti területeken 56 elszigetelt szubglaciális tározót azonosítottak. Közülük a legnagyobb területe 129 km². [9]
A tavat egy víz alatti gerinc osztja két részre. Az északi rész mélysége kb. 400 m, a déli kb. 800 m; mélysége a gerinc felett körülbelül 200 m.
A legújabb kutatások kimutatták, hogy az árapály-erők hatására a víz-jég felszín 1-2 cm amplitúdóval oszcillál, ez a jelenség vízkeveredést okoz, és elengedhetetlen lehet a mikroorganizmusok túléléséhez.
A tó ökoszisztémája a szubglaciális (jég alatti) ökoszisztémák közé tartozik, amelyeket rendkívül magas fokú oligotrófia , azaz alacsony tápanyag-koncentráció jellemez – ezek az ökoszisztémák a Föld legoligotrófabb rendszerei. Ennek az állapotnak az oka a következő tényezők:
Ha tehát a tó mélyén élet van, akkor az csak akkor tud ökoszisztémát alkotni, ha a kémiai formában (redukált szervetlen szubsztrátumban) elegendő energia beáramlása a szerves anyag nem fotoszintetikus szintéziséhez, azaz a kemoszintetikus szervezeteknek kell lenniük az ökoszisztéma táplálékláncának kezdeti láncszemeiként . Egy lehetséges analóg lehet az ásványos hidrotermális folyadékok ( fekete és fehér dohányzók ) mélységi kibúvóinak ökoszisztémái, amelyek a földkéreg töréseihez kötődnek.
Az ilyen szubsztrátumok forrásainak megléte vagy hiánya azonban nagymértékben függ a keleti geológiai természettől, amely jelenleg nem világos. Most (2005) két feltevés létezik a természetéről:
Kelet sajátossága a „fentről fagyás”, vagyis az azt fedő gleccser lábánál a felső vízrétegek által alkotott jég megfagyása. Természetesen ezek a befagyott rétegek kerültek a tó mikroflórájának egyedszámának és összetételének meghatározására irányuló kutatások tárgyává.
Az ilyen fagyott rétegekből származó jégminták elemzésének eredményei nagyon ellentmondásosak: sok esetben 100-10 000 baktérium/cm³ baktériumsejt-koncentrációt figyeltek meg, amely közel van a fagyott rétegeket borító jég sejtkoncentrációjához, egyes esetekben magasabb koncentrációt észlelnek.
Ezenkívül a DNS- profilokkal kapcsolatos vizsgálatok kétértelműek. Egyes mintákban hasonlóak a fedő jég DNS-profiljához, azonban egyes kutatók kimutatták a termofil és kemotróf baktériumok DNS-éhez közeli DNS-szekvenciák jelenlétét, ami geotermikus aktivitás gócainak jelenlétére utalhat a tóban. .
A tó első vízmintáinak elemzése körülbelül egy évig zajlott, majd 2013 márciusában bejelentették, hogy a fagyálló baktériumok új osztályát fedezték fel [32] (köztük W123-10 ).
A szubglaciális tározóban a körülmények közel állhatnak a földi állapotokhoz a késő proterozoikum idején (750-543 millió évvel ezelőtt), amikor a földfelszínen többször előfordult globális eljegesedés, amely akár 10 millió évig is eltarthat ( Snowball Earth ).
A tó felfedezésének tapasztalatai hasznosak lehetnek a Jupiter Europa és Callisto holdjai , valamint a Szaturnusz Enceladus holdja tanulmányozása során , amelyen egyes hipotézisek szerint hasonló képződmények találhatók. Vannak már tervezett küldetések a földönkívüli szubglaciális óceánok feltárására, mint például a JIME , EJSM , Laplace-Europe P [33] [34] . Ez lehet az egyik legígéretesebb projekt a földönkívüli élet kutatásában [35] .
Charles Strauss A Very Cold War című fantasy-regényében az akció egy része a Vosztok-tóban játszódik, ahol egy bolygóközi portált és szokatlan életformákat fedeznek fel.
Vaszilij Golovacsev "Atlantarctica" című tudományos-fantasztikus regényében a Vosztok-tó központi szerepet játszik, mivel az ősi antarktiszi-atlantisziak működőképes szerkezetét tartalmazza, amely képes globálisan befolyásolni a Föld fizikai valóságát, ami összeférhetetlenséget okoz Oroszok és amerikaiak, akik mindannyian megpróbálnak elsőként eljutni a hatalmas műtárgyhoz.
Az Antarktisz jég alatti tavai | |
---|---|