Озеро Восток в недрах самого южного и холодного континента Земли обнаружили еще в 90-х годах XX века. С тех пор водную чашу под километрами льда российские ученые вскрывали уже два раза. В начале ноября 2021 года из Петербурга вышло научно-экспедиционное судно «Академик Федоров» с участниками 67-й Российской антарктической экспедиции, которые намерены продолжить изучение озера Восток. «Вокруг света» напоминает о сложностях с исследованиями подледного озера и успехах, достигнутых учеными за последние несколько лет.

Таинственное и подледное: 6 фактов об изучении озера Восток
Фото
HENNING DALHOFF/SPL via Legion Media

Антарктическое озеро как аналог Сатурна

В 1957 году советский геоморфолог Андрей Капица предположил, что под исследовательской станцией «Восток» в глубине Антарктиды скрывается озеро. Через несколько десятков лет догадки подтвердились — обнаружение озера стало крупнейшим географическим открытием современности. Все потому, что тысячи лет озеро было изолировано от земной поверхности, а жизнь под ледяной корой толщиной почти 4 километра медленно эволюционировала в своих собственных, ни на что не похожих условиях. Стало ясно: если в озере найдутся формы микробной жизни, неизвестные современной науке, это повлияет на все представления человека о процессах развития жизни на Земле. И не только: среда озера Восток представляет собой единственный земной аналог ледовых спутников Юпитера и Сатурна, то есть именно здесь ученые могут отработать технологии поиска внеземной жизни.

Экстремальные для жизни условия

Таинственное и подледное: 6 фактов об изучении озера Восток
Радиолокационный снимок озера Восток со спутника
Фото
CANADIAN SPACE AGENCY/RADARSAT/NASA/SPL via Legion Media

Размеры водной чаши — 250 на 50 км. Исследователи полагают, что до оледенения Антарктики озеро просуществовало более 32 миллионов лет, а льдом окончательно покрылось не позднее полумиллиона лет назад. Все дело в том, что на глубине вода подогревается подземными геотермальными источниками. Даже сейчас температура в озере достигает –3 °C у поверхности. Это значит, что в воде и осадочных породах могут сохраниться какие-то формы микробной жизни, несмотря на экстремальные условия. Вода почти пресная и содержит в себе в 50 раз больше кислорода, чем обычная (почти для всех живых организмов такой газовый состав — чистый яд). Озеро также отличает отсутствие света и давление более 300 атмосфер.

Сложности с бурением скважины

Долгое время водный объект изучали с помощью методов авиационной и наземной радиолокации, сейсмического зондирования и геофизического моделирования, а также по спутниковым данным. Большинство умозаключений о нем сделали еще до бурения скважины, и часть подтвердилась после вскрытия в 2012 году.

Таинственное и подледное: 6 фактов об изучении озера Восток
Фото
LEhAN, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Бурение до границы между льдом и водой, пролегающей на глубине 3769 метров, проходило непросто. Специалисты заполняли скважину смесью из фреона и керосина, чтобы диаметр отверстия не замерзал. Увы, заливочная жидкость в итоге стала проблемой — в 2012 году произошел гидроразрыв, и смесь проникла в боковые стенки скважины. Во время вскрытия в 2015 году она попала в пробу с озерной водой.

— Мы полагали, что озерная вода, попав в скважину, не вступит с заливочной жидкостью ни в какие реакции, — рассказывает участник экспедиции и ведущий научный сотрудник Арктического и антарктического НИИ Алексей Екайкин. — Думали, смесь керосина и фреона окажется сверху, и нам для исследования достанется вода в замороженном виде. Но при контакте с водой фреон трансформировался в гидрат фреона — твердое вещество белого цвета, которое и забило скважину. Анализы, чувствительные к загрязнению, проводить без погрешностей было нельзя.

Найдены четыре бактерии, две — «инопланетянки»

Однако кое-что в пробах обнаружить удалось. Заведующий лабораторией криоастробиологии Петербургского института ядерной физики Сергей Булат исследовал лед, добытый из озера в 2012–2015 годах.

1/2

Буровые работы

Фото:
@polar_museum / Instagram (запрещенная в России экстремистская организация)

Первый же организм оказался незнакомцем —  генетическая последовательность не совпадала ни с одной известной на планете ДНК. Ученые назвали бактерию потенциальной «инопланетянкой». Второй микроб был известен ученым по семейству Herminiimonas glaciei. Этот вид ультрамикробактерий в 2009 году исследователи нашли в леднике Гренландии. В 2018 году была найдена третья бактерия —  Marini Lactobacillus. Ранее такую разыскали в Японии во впадине на глубине 4 километра. Четвертый организм, который обозначили номером 3721v34-24, группа Сергея Булата нашла в мае 2020 года. Он был абсолютно незнакомым.  

— Бактерия ни на что не похожа, — отмечает ученый. —  Если бы такая сейчас была найдена, к примеру, на Энцеладе, спутнике Сатурна, где мы с большей вероятностью ожидаем встретить жизнь, то мы признали бы ее жительницей Энцелада.

Пока ученые продолжают изучение генетической структуры найденных бактерий, это поможет им понять, как жизнь может существовать в подобных условиях в течение миллионов лет.

Нужна работа над ошибками

Работы над ошибками в будущих исследованиях озера — непочатый край. Ученым предстоит бурить новую скважину с более современным и «экологически чистым» оборудованием и другой заливочной жидкостью, которая не повлияет на состав воды в озере.

— Приступать к работе нужно фактически с нуля, — говорит Алексей Екайкин. — Необходим новый буровой снаряд, изготовленный уже не из советского железа: контакт с такой агрессивной окисляющей водой ему противопоказан, заржавеет. Да и технологий автоматического зонда, который нам нужен для полноценного погружения в озеро, пока не существует.

Полярникам нужен зонд длиной несколько метров с компактным оборудованием из современных материалов вроде титана или графена. Он должен быть оснащен электроникой, способной работать при низких температурах, камерами, выдерживающими давление в сотни атмосфер. Нужны датчики и пробоотборник. И все это нужно вместить в снаряд диаметром 10 сантиметров. Требование даст фору любым ограничениям в космической отрасли, это самые продвинутые технологии, которых в России пока нет.

Полярники в поисках длинных денег

Таинственное и подледное: 6 фактов об изучении озера Восток
Фото
@polar_museum / Instagram (запрещенная в России экстремистская организация)

Средства на исследования озера с 1998 по 2013 год поступали из госбюджета по антарктической подпрограмме федеральной целевой программы (ФЦП) «Мировой океан». Из-за ее окончания финансирование прекратилось, и остановились исследования. На 2016–2031 годы была разработана концепция новой федеральной программы с точно таким же названием: в нее входила подпрограмма «Комплексные исследования Антарктики», в которую были включены инвестпроекты и научные исследования, в том числе озера Восток.

— Стоимость первого шестилетнего этапа подпрограммы «Комплексные исследования Антарктики» была чуть больше восьми миллиардов рублей, — рассказывает начальник Российской антарктической экспедиции Александр Клепиков. — Но в какой-то момент что-то пошло не так: у Минфина не нашлось средств на финансирование, затем в конце 2016 года была утверждена Стратегия научно-технологического развития РФ, в которой вообще отсутствует такой механизм поддержки научных проектов, как федеральная целевая программа. Так что до сих пор непонятно, как будут выполняться крупные проекты в Антарктике, в том числе исследования озера Восток.

Деньги на эти исследования можно получить по гранту от Российского фонда фундаментальных исследований и Российского научного фонда. Однако, по словам Александра Клепикова, масштаб задач на озере Восток с короткими и небольшими деньгами фондов не соотносим. В плане полевых работ проект пользуется поддержкой Российской антарктической экспедиции (РАЭ), но на такое крупное пионерское исследование с использованием инновационных технологий денег РАЭ также не хватит.

Пока ученым лишь остается ждать долгосрочной и перспективной государственной программы, чтобы продолжить полномасштабные исследования удивительного озера.