Україна пробурила свердловину до підлідного озера Схід в Антарктиді
Приблизно 40 мільйонів років тому на місці озера Схід була відкрита водойма, оточена лісами. Ще за 15 мільйонів років на його поверхні могли залишатися відкриті ділянки. Але тоді, найімовірніше, і почалася ізоляція екосистеми озера. Як еволюціонували організми цієї екосистеми? Чи збереглися у підлідному реліктовому озері живі істоти? Ось основні питання, що хвилюють вчених. Трохи везіння і багато роботи
Ідея існування підлідних озер спала на думку в XIX столітті українському географу (і теоретику анархо-комунізму) Петру Кропоткіну, який припустив, що зі зростанням тиску температура в глибоких шарах льодовиків може підвищуватися. У 1950-х радянський геофізик Микола Зубов розрахував критичну товщину льодовика, при якій його нижчі шари можуть перебувати в розплавленому стані, а в 1961 році його колега Ігор Зотиков, використовуючи теорію англійця Гордона Робіна про вертикальне перенесення холоду. в центральних областях Антарктиди підльодовикових озер, що існують за рахунок тепла, що надходить з надр Землі.
Ідеї вчених отримали своє підтвердження на американській антарктичній станції Берд, де 1968 року гляціологи на глибині 2164 метрів виявили рідку воду. В даний час вважається, що рідка вода в озері існує через поєднання двох факторів: глибинних теплових джерел та високого тиску надповерхневого льоду. Надалі вчені вже не сумнівалися в існуванні підлідних озер і поставили за мету визначення їх місцезнаходження.
До середини 1960-х років географу Андрію Капіце (брату Сергія Капиці та сину Нобелівського лауреата з фізики Петра Капиці) вдалося після серії сейсмічних досліджень окреслити приблизні межі підлідного озера підстанцією "Схід". У 1970-х висновки Капиці підтвердили дані радіозондування, отримані британськими полярниками, а сумніви в існуванні озера зовсім зникли після радарних зйомок Антарктиди, проведених на початку 1990-х супутником ERS-1 Європейського космічного агентства, які показали наявність поряд з « з аномально малим перепадом висот.
Полярникам пощастило із вибором місця для станції. Кригу на «Сході» почали бурити практично з моменту заснування станції. Вже в 1960 році на станції за допомогою термобура (який використовує надзвуковий високотемпературний газовий струмінь) досягли глибини 50 метрів. Через низьку температуру льоду прогресу в роботах не було аж до 1967-го, коли на «Сході» в ході 13-ї САЕ фахівці Гірського університету (Санкт-Петербург) застосували новий термоелектробур «ТЕЛГА-1». Вже 1970-го гляціологи досягли глибини 506 метрів, з кожним роком удосконалюючи техніку буріння.
Свердловину 5Г-1 почали бурити лише 1989-го спільними зусиллями радянських, французьких та американських учених. У 1990 році в ході 35-ї САЕ було досягнуто глибини 1250 метрів. 1992-го вчені перейшли на менший діаметр свердловини, а 1995 року, в інтервалі 2755-3350 метрів, фахівці змінили тепловий спосіб буріння на механічний. Тоді ж в Інституті мікробіології української академії наук розробили прилад, який дозволяє витягувати стерильні зразки льоду зі свердловини безпосередньо після буріння.
У 1998 році Міжнародний науковий комітет з антарктичних досліджень виніс рекомендації України припинити буріння на станції «Схід». Це було зроблено з метою побоювання занесення мікроорганізмів із поверхні Землі до підлідної екосистеми, закритої, як вважається, від зовнішнього світу останні кілька мільйонів років.(Називається період від 400 тисяч до 20 мільйонів років). Тоді експерти вирішили, що антифриз (що складається з гасу, спирту та інших токсичних сполук), що використовується для заповнення свердловин при бурінні, може проникнути в підлідне озеро навіть незважаючи на те, що в порівнянні з об'ємом води, що міститься у Сході, частка токсичної рідини, яка могла б потрапити в озеро, була б дуже малою.
Дехто вважав, що рішення комітету про зупинення буріння на «Сході» було продиктоване політичними мотивами, згідно з якими західні дослідники не хотіли віддавати пріоритет в антарктичних дослідженнях українській стороні, оскільки це могло призвести до обмеження фінансування аналогічних іноземних проектів. Проте українські вчені прислухалися до західних колег і 1999 року зупинили буріння на глибині близько 3645 метрів, не дійшовши приблизно 125 метрів до озера.
Роботи на свердловині відновилися лише 2006 року після погодження українською стороною із західними партнерами нової технології екологічно чистого буріння, розробленої 2003-го у Гірничому університеті. У 2007 році через поломку лебідки та кабелю термобурового снаряда роботи було зупинено. 2008-го сталася ще одна аварія — цього разу обірвався буровий снаряд. Для його вилучення зі свердловини полярникам довелося її розширити та заповнити 300 літрами етиленгліколю.
Можливості вчасно виправити ситуацію у полярників не було: у них закінчувався фреон (що виступає як обтяжувач заливальної бурової рідини) і підходив час заключного в сезоні рейсу літака на станцію «Прогрес». Буріння влітку 2012 року вчені розпочали з глибини 3406 метрів. На ділянці до цієї позначки бур виходив із замороженої раніше ділянки свердловини внову; згодом це відхилення буріння від старої траєкторії призвело до того, що глибина тунелю до озера Схід виявилася на 15 сантиметрів коротшою за попередню.
Нині на південному материку відкрито приблизно 300 підлідних озер. Схід - найбільше їх. Його довжина становить понад 175 кілометрів, ширина – близько 65 кілометрів та глибина – за різними оцінками, до 1,2 кілометра. Загальний обсяг води в озері перевищує 6,1 тисяч кубічних кілометрів. Для порівняння, площа, яку займає найглибше природне сховище прісної води у світі — озеро Байкал, дорівнює приблизно 32 тисячам квадратних кілометрів, а обсяг води в ньому — понад 23 тисячі кубічних кілометрів. Однойменна станція, на честь якої озеро і отримало свою назву, знаходиться прямо над північним краєм підлідної водойми.
Вважається, що походження структури земної кори під озером Схід може мати таку ж природу, що й у Байкалу: найбільший наземний резервуар прісної води утворився дома розтягнення літосферної плити. Антарктичне ж озеро, ймовірно, пов'язане з рифтовою системою (величезними лінійними западинами в земній корі), що утворилася близько 150 мільйонів років тому на протоматериці Гондвана.
Товщина льоду над озером неоднакова, різняться і температурні режими у різних ділянках. Так, станція «Схід» та бурильна установка опинилася над ділянкою з однією з найбільших товщин льоду. За своєю структурою лід над озером відрізняється залежно від висоти: верхні шари включають частинки міліметрових розмірів і містять у кілька сотень разів більше газів, ніж шари, що безпосередньо прилягають до озера.
Температура води в озері становить мінус два-три градуси Цельсія при тиску, в 400 разів вище за атмосферне. У ній приблизно 100разів більше кисню, ніж у звичайній земній воді. Це створює вкрай екстремальні, з погляду істот, що мешкають на Землі, умови для можливого життя в озері.
Проте не лише на Землі є місця з такими умовами. У Сонячній системі існування рідких підлідних океанів вчені підозрюють у супутників Юпітера – Європи та Каллісто, Місяць Сатурна – Енцелада, Титана та Ганімеда, а також інших супутників. Всі ці місяці покриті шаром льоду (водяного чи вуглеводневого), під яким можуть розташовуватися океани. Умови в таких водоймищах можуть виявитися схожими на такі в озері Схід, і якщо в останньому буде виявлено життя, то ймовірність його наявності на далеких місяцях підвищиться на порядок. Однак, на відміну від озера Схід, рідина на супутниках існує, як вважається, з інших причин, в основному через припливи, що розігрівають. Цей механізм називається і тоді, коли розглядається можливість існування життя на далеких екзопланетах.
Незважаючи на десятиліття буріння, дані щодо виявлення слідів живих істот в озері поки що більш ніж скромні. Тут варто відзначити два основні результати. Про перше було повідомлено у 2004 році українськими та французькими вченими, які на глибині до 3607 метрів виявили сигнали термофільної бета-протеобактерії Hydrogenophilaceae thermoluteolus. Ця істота комфортно живе за температури близько 50 градусів Цельсія. Ймовірно, воно могло потрапити у кригу з геотермальних джерел підлідного озера.
На жаль, учасники та організатори 60-ї РАЕ серйозно стурбовані подальшою долею свого дослідження. Один із учасників експедиції Олексій Єкайкін навіть написав про це у блозі в LiveJournal. «І все ж таки свято було трохи сумне, адже кожен з нас думав про те, що сезон може бути останнім», —повідомив полярник своїм читачам, маючи на увазі можливу зупинку фінансування роботи експедиції. Як зазначає Єкайкін, фінансування РАЕ та дослідження «найстабільнішого місця на планеті» (так вчений називає центральну частину Антарктиди, маючи на увазі, що «пейзаж тут (у центральній частині Антарктиди — прим. "Ленти.ру")) не змінювався як мінімум 14 мільйонів років ») дорого обходиться бюджету, тим більше значна частина витрат припадає на валютні операції.
«Зрозуміло, бюджет верстається в рублях, а багато витрат — у валюті, курс якої, самі знаєте, який. А найдорожче обходиться Схід. Поки що йдеться не про повне закриття станції, а про згортання сезонних робіт, але для української науки і це буде серйозним ударом», — каже полярник. Начальник РАВ Валерій Лукін теж побоюється за майбутнє експедиції. На прес-конференції, що відбулася в Санкт-Петербурзі і присвячена бурінню озера Схід, він підкреслив, що оренда у США літака, який використовується в експедиції, обходиться в мільйон євро. Проте він додав, що вчені вже мають матеріал для лабораторних досліджень, а до озера вони повертатимуться, коли дозволять фінанси.