Войти
| Озеро Восток | |
|---|---|
 Радиолокационный спутниковый снимок озера Восток | |
  Озеро Восток | |
| Координаты | 77 ° 30 ′ S 106 ° 00'E / 77,500 ° S, 106,000 ° E / -77,500; 106,000 Координаты : 77 ° 30'S 106 ° 00'E / 77,500 ° S 106,000 ° E / -77,500; 106,000 |
| Тип озера | Древнее озеро, Подледниковое рифтовое озеро |
| Бассейн страны | Антарктида |
| Макс. длина | 250 км (160 миль) |
| Макс. ширина | 50 км (30 миль) |
| Площадь поверхности | 12500 км (4830 квадратных миль) |
| Средняя глубина | 432 м (1417 футов) |
| Макс. глубина | от 510 м (1700 футов) до 900 м (3000 футов) |
| Объем воды | 5400 км (1300 куб. миль) ± 1600 км (400 куб. миль) |
| Время пребывания | 13 300 лет |
| Высота поверхности | c. −500 м (−1600 футов) |
| Острова | 1 |
| Поселения | Станция Восток |
Озеро Восток (Русский : озеро Восток, озеро Восток) является самым крупным из Антарктида почти 400 известных подледниковых озер. Озеро Восток расположено на южном полюсе холода, под российской станцией Восток под поверхностью центрального Восточно-антарктического ледникового щита, который находится на высоте 3488 м ( 11 444 фута) над средним уровнем моря. Поверхность этого пресноводного озера находится примерно на 4000 м (13 100 футов) под поверхностью льда, что означает, что оно находится примерно на 500 м (1600 футов) ниже уровня моря.
Имея размеры 250 км (160 миль) в длину и 50 км (30 миль) в ширину в самом широком месте, оно занимает площадь 12500 км (4830 квадратных миль), что делает его 16-м по величине озером по площади. Площадь. При средней глубине 432 м (1417 футов), его предполагаемый объем составляет 5400 км (1300 куб. Миль), что делает его 6-м по объему озером.
Озеро разделено на два глубоких бассейны у хребта. Глубина жидкой воды над хребтом составляет около 200 м (700 футов) по сравнению с примерно 400 м (1300 футов) в северном бассейне и 800 м (2600 футов) в южном.
Озеро названо в честь станции Восток, которая, в свою очередь, названа в честь Vostok (Восток), военного шлюпа , что означает «Восток». " по-русски. О существовании подледникового озера в районе Востока впервые предположил русский географ Андрей Капица на основании сейсмических данных, проведенных в 1959 и 1964 годах для измерения толщины ледникового покрова. Продолжение исследований российскими и британскими учеными привело к 1993 году к окончательному подтверждению существования озера Дж. П. Ридли с помощью лазерной альтиметрии ERS-1.
Вышележащий лед обеспечивает непрерывное палеоклиматическая запись, составляющая 400 000 лет, хотя сама вода в озере могла быть изолированной в течение 15–25 миллионов лет. 5 февраля 2012 года группа российских ученых завершила самый длинный в истории ледяной керн - 3768 м (12 400 футов) и пробила ледяной щит до поверхности озера.
Первый керн свежезамороженного озерного льда было получено 10 января 2013 года на глубине 3 406 м (11 175 футов). Однако, как только лед был пробит, вода из нижележащего озера хлынула в скважину, смешав ее с фреоном и керосином, которые использовались для удержания скважины. от замерзания. В январе 2015 года была пробурена новая скважина и, как утверждается, был взят образец чистой воды. Российская группа планирует в конечном итоге спустить зонд в озеро, чтобы собрать образцы воды и отложений со дна. Предполагается, что необычные формы жизни можно было найти в жидком слое озера, ископаемом водном заповеднике. Поскольку озеро Восток может содержать среду, изолированную подо льдом на миллионы лет, условия могут напоминать условия покрытых льдом океанов, предположительно существующих на спутнике Юпитера Европе, и Спутник Сатурна Энцелад.
Местоположение Озеро Восток в Восточной Антарктиде Русский ученый Петр Кропоткин впервые высказал идею о пресной воде под антарктическими ледяными щитами в конце XIX века. Он предположил, что огромное давление, оказываемое совокупной массой льда в тысячи вертикальных метров, может снизить температуру плавления в самых нижних частях ледяного покрова до точки , при которой лед станет жидкой водой. Теорию Кропоткина развил русский гляциолог И. А. Зотиков, написавший кандидатскую диссертацию на эту тему в 1967 году.
Русский географ Андрей Капица использовал сейсмические зондирования в районе станции Восток, сделанных в 1959 и 1964 годах для измерения толщины ледяного покрова. Капица был первым, кто предположил существование подледникового озера в этом регионе, и последующие исследования подтвердили его гипотезу.
Когда британские ученые в Антарктиде выполнили воздушные ледовые радиолокационные исследования в В начале 1970-х годов они обнаружили необычные показания радара на этом месте, которые предполагали наличие жидкого пресноводного озера подо льдом. В 1991 году Джефф Ридли, специалист по дистанционному зондированию из Лаборатории космических исследований Малларда в Университетском колледже Лондона, руководил ERS-1 спутник, чтобы повернуть свою высокочастотную решетку к центру антарктической ледяной шапки. Данные ERS-1 подтвердили результаты британских исследований 1973 года, но эти новые данные не публиковались в Journal of Glaciology до 1993 года. Космический радар показал, что это подледниковый период. пресноводный водоем - одно из крупнейших озер в мире и одно из 140 подледниковых озер Антарктиды. Российские и британские ученые очертили озеро в 1996 году, объединив различные данные, в том числе воздушные ледовые радиолокационные изображения и космическую радиолокационную альтиметрию. Было подтверждено, что озеро содержит большое количество жидкой воды под ледяной шапкой толщиной более 3 километров (1,9 мили). В озере есть не менее 22 впадин с жидкой водой, в среднем по 10 километров (6 миль) каждая.
Станция, в честь которой названо озеро, увековечивает Восток ( Восток), 900-тонный военный шлюп, которым плыл один из первооткрывателей Антарктиды, русский исследователь адмирал Фабиан фон Беллинсгаузен. Поскольку слово Восток в переводе с русского означает «Восток», названия станции и озера также отражают тот факт, что они расположены в Восточной Антарктиде.
В 2005 году в центральной части озера был обнаружен остров. Затем, в январе 2006 года, было опубликовано открытие двух близлежащих небольших озер под ледяной шапкой; им присвоены названия 90 градусов востока и Советская. Предполагается, что эти антарктические подледниковые озера могут быть связаны сетью подледниковых рек. Центр полярных наблюдений и моделирования гляциологи предполагают, что многие из подледниковых озер Антарктиды хотя бы временно связаны между собой. Из-за различного давления воды в отдельных озерах могут внезапно образоваться большие подземные реки, которые затем вытеснят большие объемы воды через твердый лед.
Африка отделилась от Антарктиды около 160 миллионов лет назад, за которым следует Индийский субконтинент, в начале мелового периода (около 125 миллионов лет назад). Около 66 миллионов лет назад в Антарктиде (тогда она была связана с Австралией) все еще был климат от тропического до субтропического, с сумчатой фауной и обширный тропический лес умеренного климата.
Бассейн озера Восток - это небольшой (шириной 50 км (31 миль)) тектонический объект в общей обстановке в несколько сотен километров в ширину континентальная коллизионная зона между горным хребтом Гамбурцева, подледниковым горным хребтом и регионом Купол C. Вода в озере покоится на ложе из отложений толщиной 70 метров (230 футов), что дает возможность предположить, что они содержат уникальные записи о климате и жизни в Антарктиде до образования ледяной шапки.
Станция Восток По оценкам, вода в озере была закрыта толстым ледяным покровом около 15 миллионов лет назад. Первоначально считалось, что одна и та же вода составляла озеро с момента его образования, что дает время пребывания порядка одного миллиона лет. Более позднее исследование Робина Белла и Майкла Студингера из Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета показало, что вода в озере постоянно замерзает и уносится. движением антарктического ледяного покрова, которое заменяется таянием воды из других частей ледяного покрова в условиях высокого давления. Это привело к оценке, что весь объем озера заменяется каждые 13 300 лет - его эффективное среднее время пребывания.
Самая низкая естественная температура, когда-либо наблюдаемая на Земле, −89 ° C (-128 ° F ), был зарегистрирован на станции Восток 21 июля 1983 года. Средняя температура воды по расчетам составляет около -3 ° C (27 ° F); оно остается жидким ниже нормальной точки замерзания из-за высокого давления, создаваемого весом льда над ним. Геотермальное тепло из недр Земли может нагреть дно озера, в то время как лед Сам лист изолирует озеро от холода на поверхности.
Озеро Восток - это олиготрофная экстремальная среда, которая, как ожидается, будет перенасыщена азотом и кислородом, объем азота и кислорода составляет 2,5 литра (0,088 куб. Футов). на 1 кг (2,2 фунта) воды, что в 50 раз больше, чем в обычных пресноводных озерах на поверхности Земли. Чистый вес и давление около 345 бар (5000 psi ) континентальной ледяной шапки на вершине озера Восток, по оценкам, способствуют высокой концентрации газа.
Помимо растворения в воде, кислород и другие газы улавливаются структурой, называемой клатратом. В клатратных структурах газы заключены в ледяную клетку и выглядят как утрамбованный снег. Эти структуры образуются на глубинах озера Восток с высоким давлением и станут нестабильными, если их вынести на поверхность.
В апреле 2005 года немецкие, российские и японские исследователи обнаружили, что в озере приливы. В зависимости от положения Солнца и Луны поверхность озера поднимается примерно на 12 мм (0,47 дюйма). Озеро находится в полной темноте, под давлением 355 бар (5150 фунтов на квадратный дюйм) и, как ожидается, будет богато кислородом, поэтому есть предположение, что любые организмы, населяющие озеро, могли развиваться уникальным образом для этой среды. На восточном побережье озера есть магнитная аномалия 1 микротесла , протяженность 105 на 75 км (65 на 47 миль). Исследователи предполагают, что аномалия может быть вызвана истончением земной коры в этом месте.
Живые Hydrogenophilus thermoluteolus микроорганизмы были обнаружены в глубоких пробуренных кернах льда в озере Восток; они являются существующими видами, обитающими на поверхности. Это предполагает наличие глубокой биосферы, использующей геотермальную систему коренных пород, окружающих подледниковое озеро. Существует оптимизм в отношении того, что микробная жизнь в озере возможна, несмотря на высокое давление, постоянный холод, низкое поступление питательных веществ, потенциально высокую концентрацию кислорода и отсутствие солнечного света. Луна Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад может также содержать озера или океаны под толстой коркой льда. Любое подтверждение существования жизни в озере Восток может укрепить перспективы наличия жизни на ледяных лунах.
Ледяные керны пробурены на станции Восток, что видно на заднем плане Исследователи Работая на станции Восток, в 1998 году был получен один из самых длинных в мире кернов льда. Совместная группа из России, Франции и США пробурила и проанализировала керн длиной 3623 м (11 886 футов). Возраст образцов льда из кернов, пробуренных вблизи вершины озера, составляет 420 000 лет. Предполагается, что озеро было изолировано от поверхности с момента образования ледникового покрова 15 миллионов лет назад. Бурение керна было намеренно остановлено примерно на 100 м (300 футов) выше предполагаемой границы между ледниковым щитом и жидкими водами озера. Это было сделано для предотвращения загрязнения озера 60-тонной колонной фреона и керосина, используемой для предотвращения обрушения и замерзания скважины.
Из этого керна. В частности, изо льда, который, как считается, образовался в результате замерзания воды в озере на основании ледяного покрова, были обнаружены экстремофильные микробы, что свидетельствует о том, что вода в озере поддерживает жизнь. Ученые предположили, что озеро могло обладать уникальной средой обитания древних бактерий с изолированным микробным генофондом, содержащим характеристики, появившиеся примерно 500 000 лет назад.
Художественный разрез озера Восток. бурение В январе 2011 года руководитель Российской антарктической экспедиции Валерий Лукин объявил, что у его команды осталось только 50 м (200 футов) льда для бурения, чтобы добраться до воды. Затем исследователи перешли на новую головку термобура с «чистым» силиконовым маслом, чтобы просверлить оставшуюся часть пути. Они сказали, что вместо того, чтобы сверлить воду полностью, они остановятся прямо над ней, когда датчик термобура обнаружит свободную воду. В этот момент сверло должно было быть остановлено и извлечено из ствола скважины. Удаление сверла снизило бы давление под ним, втягивая воду в отверстие, чтобы оставить замерзнуть, создавая ледяную пробку на дне отверстия. Бурение было остановлено 5 февраля 2011 года на глубине 3720 м (12 200 футов), чтобы исследовательская группа смогла выбраться изо льда до начала антарктического зимнего сезона. Буровая бригада вылетела самолетом 6 февраля 2011 года.
По плану, следующим летом группа должна была провести бурение еще раз, чтобы взять образец льда и проанализировать его. Русские возобновили бурение в озере в январе 2012 года и достигли верхней поверхности воды 6 февраля 2012 года. Исследователи позволили бурлящей воде озера замерзнуть в скважине, а несколько месяцев спустя они собрали образцы ледяного керна этого новообразованного льда. и отправлен в Лабораторию гляциологии и экологической геофизики в Гренобле, Франция, для анализа.
Ученые впервые сообщили о наличии микробов в образовавшийся лед в 1999 году. С тех пор другая группа под руководством Скотта О. Роджерса выявляла множество бактерий и грибов из нарастающего льда (а не из подледникового слоя воды), собранных во время проектов бурения в США в 1990-х годах. По его словам, это свидетельствует о том, что озеро подо льдом не стерильно, а содержит уникальную экосистему. Затем Скотт Роджерс опубликовал в июле 2013 года, что его команда выполнила секвенирование нуклеиновой кислоты (ДНК и РНК ), и результаты позволили вывести метаболические пути, представленные в увеличении лед и, соответственно, в озере. Команда обнаружила 3507 уникальных последовательностей генов, из которых примерно 94% последовательностей были от бактерий, а 6% - от Eukarya. Таксономическая классификация (по родам и / или видам) или идентификация были возможны для 1623 последовательностей. В целом эти таксоны были похожи на ранее описанные организмы из озер, солоноватой воды, морской среды, почвы, ледников, льда, озерных отложений, глубоководных отложений, глубоководных термальных источников, животных и растений. Последовательности из аэробного, анаэробного, психрофильного, термофильного, галофильного, алкалифильного, Присутствовали ацидофильные, устойчивые к высыханию, автотрофные и гетеротрофные организмы, в том числе некоторые из многоклеточных эукариот.
В 2020 году Colby Gura и Скотт Роджерс расширили свои исследования аккреционного льда озера Восток, а также базального льда, впадающего в озеро. Они обнаружили, что базальный лед содержит почти полностью другое сообщество организмов по сравнению с теми, что обнаружены в аккреционном льду озера, что указывает на то, что они обозначают две совершенно разные экосистемы. Сообщалось о дополнительных бактериях и эукариотах. Наибольшее разнообразие организмов в озерном льду было значительно связано (p <0.05) with higher concentrations of ions and amino acids. While their previous work indicated the presences of bacteria that inhabit fish intestines, no sequences from fish were found. However, in the 2020 study, they found an rRNA sequence that was>97% аналогично таковому у каменной трески, распространенной вдоль побережья Антарктиды. Это первое сообщение о разновидностях рыб, возможно обитающих в озере Восток. Рыба известно, что производит белки-антифризы.
Однако микробиолог Дэвид Пирс из Университета Нортумбрии в Ньюкасле, Великобритания, заявил, что ДНК может быть просто загрязнением в процессе бурения, а не самим озером Восток. старые ледяные керны были пробурены в 1990-х годах для поиска доказательств прошлого климата, погребенного во льду, а не для жизни, поэтому буровое оборудование не было стерилизовано. Также Сергей Булат, эксперт по озеру Восток в Петербурге Институт ядерной физики в Гатчине, Россия, сомневается, что какие-либо клетки или фрагменты ДНК в образцах могут принадлежать организмам, которые действительно могут существовать в озере. Он говорит, что весьма вероятно, что образцы сильно загрязнены ti. ssue и микробов из внешнего мира.
Скотт Роджерс опроверг возможность заражения, поскольку меры контроля были строгими, а комбинации организмов, обнаруженные в каждой из проб льда, соответствовали организмам, живущим в холодное озеро и лед (включая последовательность из антарктической трески) и несовместимы с загрязнением, внесенным во время отбора проб или лабораторных процедур. Кроме того, все лабораторные процедуры были выполнены параллельно с образцами льда из озера Эри, и два полученных набора данных были совершенно разными. Образец озера Эри продемонстрировал множество признаков проживания людей, в то время как образцы льда озера Восток не показали никаких признаков проживания людей. Образец из озера Эри также имел почти совершенно другой профиль бактериального и эукариотического типов.
Российские и французские ученые проводят молекулярные исследования ДНК воды из озера Восток, замерзшей в скважине, создавая многочисленные библиотеки ДНК, которые представляют собой коллекции фрагментов ДНК, которые позволяют ученым определить, к какому виду бактерий могут принадлежать. Пробы, взятые из озера на данный момент, содержат примерно одну часть керосина на 1000 воды, и они загрязнены бактериями, ранее присутствовавшими в буровом долоте и керосиновом буровом растворе. На данный момент ученым удалось идентифицировать 255 видов загрязнителей, но они также обнаружили неизвестную бактерию, когда они первоначально пробурили воду до поверхности озера в 2012 году, не имея совпадений в каких-либо международных базах данных, и они надеются, что это может быть уникальный обитатель. озера Восток. Однако Владимир Королев, заведующий лабораторией этого же учреждения, сказал, что бактерии в принципе могут быть загрязнителями, использующими керосин - антифриз, используемый во время бурения - в качестве источника энергии.
Критики из научное сообщество заявляет, что нельзя получить ценную информацию, пока они не проведут испытания чистых образцов озерной воды, не загрязненных буровым раствором. Несмотря на проблемы загрязнения, в мае 2013 года буровая установка на российской антарктической станции Восток была объявлена историческим памятником как «результат признания международным научным сообществом достижений российских исследований Антарктиды и уникальных работ. об открытии подледного озера Восток, проведенном российскими учеными 5 февраля 2012 г. "
В январе 2015 г. в российской прессе сообщалось, что российские ученые пробили новую" чистую "скважину в озере Восток с помощью специальной 50-мм скважины. Килограммовый зонд, который собрал около 1 литра воды, не загрязненной антифризом. Прогнозировалось, что вода поднимется на 30–40 м в нижней части скважины, но на самом деле вода поднималась из озера на высоту более 500 м. В октябре того же года работы были приостановлены на то южное лето из-за недостаточного финансирования со стороны федерального правительства России.
Некоторые противники проекта бурения экологические группы и ученые, которые утверждали, что бурение с использованием горячей воды будет иметь более ограниченное воздействие на окружающую среду. Основная проблема заключается в том, что озеро может быть заражено антифризом, который русские использовали для предотвращения повторного замерзания скважины. Ученые из Национального исследовательского совета США заняли позицию, согласно которой следует исходить из того, что в озере Восток существует микробная жизнь и что после такой длительной изоляции любые формы жизни в озере требуют строгой защиты от загрязнения.
Первоначальная технология бурения, применявшаяся русскими, включала использование фреона и керосина для смазки скважины и предотвращения ее обрушения и замерзания; 60 коротких (54 т ) этих химикатов было использовано на льду над озером Восток. Другим странам, особенно Соединенным Штатам и Великобритании, не удалось убедить россиян не пробивать озеро до тех пор, пока не станут доступны более чистые технологии, такие как бурение с горячей водой. Хотя русские утверждают, что улучшили свои операции, они продолжают использовать ту же скважину, которая уже была загрязнена керосином. По словам руководителя российских антарктических экспедиций Валерия Лукина, исследователи разработали новое оборудование, которое обеспечит незагрязнение озера в случае вторжения. Лукин неоднократно заверял другие страны, подписавшие Систему Договора об Антарктике, что бурение не повлияет на озеро, утверждая, что при прорыве вода устремится вверх в скважину, замерзнет и закроет другие жидкости.
Некий эколог. группы по-прежнему не убеждены в этих аргументах. Коалиция Антарктики и Южного океана утверждала, что такой способ бурения является глубоко ошибочным шагом, который ставит под угрозу озеро Восток и другие подледниковые озера в Антарктиде (которые, по мнению некоторых ученых, связаны с озером Восток). Коалиция заявила, что «было бы гораздо предпочтительнее объединиться с другими странами, чтобы проникнуть в меньшее и более изолированное озеро, прежде чем повторно изучать, является ли проникновение в озеро Восток экологически безопасным. Если мы будем мудры, озеру будет позволено раскрыть свои секреты в свое время ».
Лукин утверждает, что бурение с горячей водой намного опаснее для микробиотической фауны, так как оно закипит живые существа, а также нарушит всю структуру водных слоев озера. Кроме того, для бурения с горячей водой потребовалось бы больше энергии, чем российская экспедиция могла бы получить в своем отдаленном лагере. Однако образцы воды, полученные российской группой, были сильно загрязнены буровым раствором, поэтому в мае 2017 года они сообщили, что в настоящее время невозможно получить надежные данные о реальном химическом и биологическом составе воды в озере.
Портал озер 
Географический портал  | Wikimedia Commons СМИ, связанные с озером Восток. |
