Jezero Vostok: vrt dosáhl ztraceného světa
- Kategorie: Věda
- Vytvořeno 9. 2. 2012 10:05
Za?átkem února prob?hly médii zprávy, že vrt provád?ný u antarktické stanice Vostok už prorazil celou tlouš?ku zdejšího n?kolik kilometr? silného ledovce a dosáhl hladiny jezera, v n?mž v?dci o?ekávají nález neznámých forem života. Nechybí ani domn?nky, že jezero Vostok m?že být modelem pro hledání živých organism? ve vesmíru. Práv? proto vrtání probíhalo velmi pomalu a opatrn? – panovaly obavy z kontaminace panenských vod jezera b?žnými mikroorganismy.
Sir Arthur Conan Doyle nevymyslel jen Sherlocka Holmese, ale také Ztracený svět - jihoamerickou vysočinu, na níž do současnosti přežívali tvorové, kteří ve skutečnosti dávno vyhynuli. Takovým Ztraceným světem by mohlo být také jezero Vostok ukrývající se pod kilometry antarktického ledovce. I tady by mohly být organismy, jaké ještě věda nezná. Možná je už ale brzy pozná, protože k hladině jezera se blíží vrtná hlavice - pokud ji ovšem nezastaví rychle se blížící polární zima, která badatelům v antarktickém vnitrozemí přináší podmínky blížící se kosmickému prostoru.
A tentokrát už nejde o román.
Svatý grál přírodovědy
"Je to jako kdybychom pracovali na cizí planetě, kde před námi ještě nikdo nebyl," říká Valerij Lukin z Ruského institutu pro výzkum Arktidy a Antarktidy (AARI). "Nevíme, co nás tam dole čeká. Vrtáme 24 hodin denně, protože brzy udeří polární zima a pak tu nebudou moci přistávat letadla."
Na výsledky se těší celá mezinárodní odborná veřejnost.
"Z biologického hlediska jde o Svatý grál přírodovědy," komentuje možné objevy John Priscu z Montana State University. "Naše objevy naznačují, že život nezná žádné hranice - a v jezeru Vostok se může ukrývat nejedno překvapení."
obr: Vrtná věž na stanici Vostok. Povrch ledovce dělí od hladiny jezera několik kilometrů - a vrtat se musí v obtížných klimatických podmínkách. Během polární zimy je nutné práce vždy zastavit.
Jiní odborníci ale z rychlého postupu vrtu moc nadšení nejsou. Obávají se, že dojde ke kontaminaci zvenčí a očekávaný unikátní ekosystém se zhroutí dřív než jej stačí prozkoumat.
"Nejsme proti vědě," říká Ricardo Roura z ochranářské organizace Antarctic and Southern Ocean Coaliton (ASOC). "Mohli si ale nejdřív vyzkoušet vrtání na nějakém menším jezeře."
Proč je to tak důležité?
Jezero Vostok led oddělil od ekosystému planety před 14 miliony let, tedy během třetihor, v době kdy i nejstarší předkové člověka byly ještě vzdálenou budoucností, zatímco v Antarktidě končilo teplé klima.
obr: Mezi antarktickým ledovcem a skalním povrchem existuje mnoho jezer s tekutou vodou a celá říční síť
Zpočátku se vědci domnívali, že jezero v tekutém stavu udržel tlak ledovce, který vytváří fyzikální podmínky, za nichž voda nemůže zmrznout. Později ale převládl názor, že ledovec slouží jako tepelná izolace, zatímco jezero zahřívá teplo z hlubin Země. Byl by to podobný mechanismus, díky kterému existují oceány pod ledovými obaly Jupiterových měsíců Europa, Enceladus a Calisto. Hlubinné rezervoáry tekuté vody jsou nejspíš také na Marsu a na Titanu.
I proto je jezero Vostok tak zajímavé: do Antarktidy je sice daleko, ale pořád ještě mnohem blíž než na Mars nebo k Jupiteru. V každém případě by ale mohlo představovat vzorek ekosystému, který se miliony let vyvíjel v izolaci od slunečního světla, atmosféry i biosféry Země.
Překvapení pod ledem
Příběh jezera Vostok začal celkem nenápadně. V 70. letech minulého století spustili sovětští vědci v Antarktidě program hloubení desítek vrtů na různých místech ledovce, které měly přinést informace o složení atmosféry a vývoji klimatu v minulosti. Dosažené hloubky se měly pohybovat od 500 metrů do téměř kilometru.
Roku 1974 se objevila vrtná věž tohoto programu i na stanici Vostok. O subglaciální jezera ale tehdy ještě nešlo. Přesto myšlenka jejich existence nebyla zjména v Rusku tak úplně neznámá. Už koncem 19. století tvrdil P. A. Kropotkin, že pod kontinentálním ledovcem může být voda. Oficiální věda tomu ale příliš nevěřila.
obr: Detailní pohled na vrt Vostok
Nový pohled přinesl speciální letecký radar schopný proniknout i kilometrovými vrstvami ledu s nímž do Antarktidy přišli Britové v 70. letech minulého století. Už tehdy jeho ozvěny ukázaly v oblasti stanice Vostok přítomnost vody pod ledovcem. Do roku 1996 pak Britové společně s Rusy pomocí radaru i geofyzikálních metod upřesňovali rozměry jezera.
Měření prováděná z letadel také ukázala, že v Antarktidě existuje asi 150 dalších skrytých nádrží sladké vody podobných jezeru Vostok. Je dokonce možné, že je propojuje síť jakýchsi hlubinných řek. Jezero Vostok ale i v tomto podivném světě představuje unikát: je nejen největší, ale zřejmě také dokonale izolované od ostatních.
Vesmír na Zemi
Objev subglaciálního jezera dal nový smysl vrtání do ledovce v okolí stanice Vostok: jezero i sedimenty na jeho dně by mohly ukrývat svědectví o minulosti naší planety před miliony let. A mnozí doufají i v objev neobvyklých forem života.
Jak se vrt blížil k hladině jezera, rostl zájem i dalších odborníků, a dnes na analýze vrtných jader spolupracuje celá řada institucí z dalších států, zejména z USA a Francie. Část vzorků se například analyzuje v americké JPL (Jet Propulsion Laboratory), která je součástí NASA.
obr: Schématický průřez ledovcem pod stanicí Vostok a uspořádání jezera.
Kresba: autor
"Subglaciální jezera v Antarktidě jsou patrně nejizolovanější ekosystémy na Zemi a poskytují nám pozemské analogie pro experimenty s hledáním života v zamrzlém oceánu u Jupiterova měsíce Europa," říká David Karl z University of Hawaii, který se podílí na přípravě dalšího výzkumu této lokality. Předpokládá se totiž, že díky podobným podmínkám jako na Europě by v jezeru Vostok mohly být i podobné organismy. NASA zde proto chce vyzkoušet metody pro hledání života hluboko pod ledem. Připravuje se například sonda Hydrobot-Cryobot, kdy by sem vrtná hlavice dopravila automatického průzkumníka. Ten by pak ve vodách jezera operoval samostatně a výsledky předával na povrch. Zkušenosti z tohoto experimentu by pomohly zdokonalit budoucí mise k Europě nebo Marsu. Uvažuje se také o výzkumu sedimentů na dně jezera, které by mohly ukrývat svědectví o dobách před miliony let.
Roku 1998 se vrt zastavil přibližně 120 metrů nad "hladinou" jezera, protože vědci se obávali, aby nebyly hlubinné vody kontaminovány mikroorganismy z povrchu nebo z vyšších vrstev ledovce. Mezitím se analyzovala vrtná jádra z ledu nad jezerem a vědci vymýšleli metody dokonalé sterilizace přístrojů a vrtací techniky. Vzhledem k tomu, že pátrají po životních formách schopných přežívat v extrémních podmínkách, to není lehký úkol. Obavy byly namístě: přibližně 200 000 let staré bakterie se totiž našly už v vrtném jádru pocházejícím ledem v hloubce 3600 metrů, tedy relativně blízko k hladině jezera.
A pak se vrtáky zase roztočily.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
UPOZORNĚNÍ: Víc zajímavostí o jezeřa Vostok, podivných formách života pod ledovci a hledání mimozemského života najdete v knize Život ve vesmíru, kterou vydalo nakladatelství Daranus. Pokud ji nemají ve Vašem knihkupectví, můžete ji objednat u nakladatele.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Nyní se tedy konečně podařilo hladiny jezera dosáhnout, reakce vědecké veřejnosti jsou ale protichůdné. Zatímco jedni se těší a další bojí kontaminace, někteří vědci zůstávají k možnostem objevu života v jezeře Vostok skeptičtí. Vše ale naznačuje, že nemají pravdu. Odporují tomu již zmíněné bakterie z vrtného jádra, které patrně pocházejí ze zamrzlých vod jezera - ale především jiné podivné objevy v Antarktidě. Na prvním místě jev známý jako Krvavý vodopád.
Krvavý vodopád
Už roku 1911 upoutal pozornost polárníků podivný jev na Taylorově ledovci ve východní Antarktidě - krvavě rudý ledopád směřující z trhliny v ledu přes holé skály k zamrzlé hladině nedalekého jezera Bonney. Není tu stále; jde o nepravidelné výrony z nahodile vznikajících trhlin. Vědci si nejdřív mysleli, že jde o řasy nebo sinice, ale analýza přinesla udivující výsledky: z neznámé hloubky pod ledovcem vytéká obyčejná rez. Jenže příčina, proč se tak děje, obyčejná vůbec není.
obr: Krvavý vodopád v Antarktidě je výsledkem existence neobvyklých forem života pod ledovcem
Ukázalo se totiž, že za vznikem Krvavého vodopádu stojí izolovaný ekosystém, který se ukrývá pod ledovcem ve vzdálenosti asi 4 kilometry od vývěru a v hloubce okolo 400 metrů. V rudém ledu biologové našli bezmála dvě desítky druhů dosud neznámých mikroorganismů, které energii pro svůj metabolismus nečerpají ze slunečního světla, ale z chemických sloučenin. V tomto případě z reakcí, do nichž vstupuje železo a síra obsažených v horninách pod ledovcem.
Místo, kde se tento ekosystém nachází, zřejmě v lepších a teplejších časech Antarktidy bývalo mořskou zátokou. Pak se ale klima ochladilo a z hor se sem pomalu doplížil mohutný ledovec. Před přibližně dvěma miliony let zátoku odřízl od moře a nakonec zcela překryl. V malém se tu tedy odehrálo to, co v jezeře Vostok ve velkém. O to mohou být výsledky jeho výzkumu zajímavější.
Jan A. Novák
obr: Jezero Vostok může být modelem pro hledání života ve Vesmíru
Přílohové texty
Stanice Vostok
Někdejší sovětská, dnes ruská antarktická stanice Vostok byla založená 16. prosince 1957. Jméno má po výzkumné lodi, jíž velel ruský kapitán a badatel německého původu Fabian Gottlieb von Bellingshausen (1778-1852). Stanice leží hluboko ve vnitrozemí Antarktidy, přibližně 1300 kilometrů od jižního pólu, v nadmořské výšce 3 488 metrů. Panují zde podmínky, které by slušely spíš Marsu, 21. července 1983 tu byla naměřena nejnižší teplota na Zemi -89,2 stupně Celsia. Terén, na němž stanice stojí, je tvořen nejtlustší ledovou pokrývkou na této planetě: ledovec je zde bezmála čtyři kilometry silný. Díky jeho obrovské hmotnosti je ve vnitrozemí Antarktidy povrch pevniny místy "zatlačen" pod úroveň hladiny oceánu.
Jezero Vostok
Jezero se vytvořilo na tektonickém zlomu zemské kůry vzniklém díky pohybu kontinentů. Ledový "strop" jezera je v hloubce 3700 až 4000 metrů. Průměrná hloubka vody je 344 metrů, největší hloubka se blíží 1000 metrům. Na dně leží asi padesát metrů hluboká vrstva jemného sedimentu a teprve pak začíná skalní podloží. Jezero je dlouhé 250 kilometrů, široké okolo 50 kilometrů a má plochu přibližně 15 690 čtverečních kilometrů. Rozlohou tak připomíná nebo Ontario v Severní Americe (19 500 čtverečních kilometrů). Vostok je největší sladkovodní jezero pod ledovcem Antarktidy. Objem vody se odhaduje na 5400 až 1600 krychlových kilometrů. V jezeře se dokonce projevuje příliv a odliv: v závislosti na postavení Slunce a Měsíce se jeho "strop" nadzvedává a klesá až o 12 metrů. Roku 2005 byl uprostřed jezera objeven "ostrov", kde pevné podloží zasahuje až do ledovce.
(na obrázku vpravo radarový snímek oblasti pořízený z vesmíru)
