Езерото Восток
И няма нито едно споменаване на удивителното антарктическо езеро Восток, което през последните няколко години беше обект на стремежи на създателите на криобота от НАСА. Тишината е още по-необичайна, като се има предвид колко интересни открития са направени в този регион на Антарктика. Това едва ли е случайно, но нека поговорим за всичко по ред.
Едно от най-големите географски открития от втората половина на 20 век - езерото Восток и до днес остава напълно недостъпно за човека.
Помощ: още в началото на 60-те години наличието на ледени езера беше предсказано от И. Зотиков, който извърши термофизични изчисления въз основа на решението на уравнението за топлопроводимост в ледника и показа, че според профила от станцията до източната станция и по-нататък към южния географски полюс, централните райони на ледника на Антарктика са в условия, когато топлината се отстранява от долната повърхност на ледника му поради голямата му дебелина. y малък [Зотиков И.А., 1961]. В тази връзка част от геотермалния поток трябва постоянно да се изразходва за непрекъснато топене в близост до границата лед-твърдо легло. Просто казано, ледената шапка играе ролята на термос, а топлината на земята разтапя леда. Зотиков показа, че температурата на леда на долната му граница е равна на точката на топене (-2 ° C) при налягане на леглото над 300 atm. и следователно стопената вода под формата на сравнително тънък филм се изстисква до онези места, където дебелината на ледника е по-малка, и отново замръзва там, придвижвайки се до краищата на ледника вече под формата на лед. В изолирани вдлъбнатини на подледеното легло тази вода може да се натрупа под формата на езера под най-дебелата централна част на ледената покривка на Антарктика. Тази вода трябва да е богата на кислород, който се доставя от горните слоеве лед и сняг, които постепенно потъват в дълбините. И много добре може да се окаже, че в товаподледниковото езеро има живот. Две години по-късно вече беше съставена изчислена карта на зоните на непрекъснато топене в близост до леглото в централната част на ледената покривка на Антарктида. От картата следва, че станциите Vostok, Amundsen-Scott, Byrd са разположени в райони, където се случва непрекъснато топене на дъното, и може да се очаква, че има подледникови езера [Zotikov I.A, 1963] и теорията беше блестящо потвърдена от практиката.
Още през 1959 и 1964 г. сеизмични изследвания, проведени от младия географ A.P. Капица в Централна Антарктика, донесе неочаквани резултати. В района на станцията „Восток“ сигналът създава два пика на отражение вместо един – на кота 3730 и 4130 м. От това може да се заключи, че дебелината на ледника се простира до дълбочина 3730 м, а скалната основа на Антарктида започва на дълбочина 4130 м. Но какво има между тези две марки? Тогава те решиха да считат тези 400 метра несигурност за по-малко плътни седиментни скали, чиито долни и горни граници бяха записани от „ехото“ на сеизмичните вълни. Сега знаем със сигурност, че сеизмичните вълни са се "препънали" не върху седиментни отлагания, а върху воден стълб, надвишаващ 400 м. През 70-те години на миналия век Британският полярен институт на името на Р. Скот извърши голяма програма от въздушни полети с радиозондиране на ледниците на Централна Антарктика. На радиозаписите трасетата на места пресичаха участъци, където отраженията под леда придобиваха особен характер. Може да се предположи, че в тези точки линиите на полета пресичат големи натрупвания от подледникови води, които след това, през 70-те години на миналия век, бяха наречени подледникови езера. И езерото, над което се намираше станцията Восток, беше кръстено на станцията.
Последвалите години изследвания и сеизмологични измервания показаха товаче езерото Восток е огромно. Дължината на езерото е около 250 км, ширината е около 50 км, дълбочината е до 750 м, площта е почти 20 хиляди квадратни километра. Това езеро без лед е напълно откъснато от директен контакт със слънцето, ветровете и живота на повърхността поради дебелината на леда и според някои оценки езерото е изолирано от около 14 милиона години. Според резултатите от термичното сканиране на повърхността, температурата на водата в езерото е много висока – от около 10 до 18 градуса по Целзий, което ясно говори за подземен източник на топлина. Освен това над повърхността на водата има висок, стотици метри куполен свод, изпълнен с някакъв вид въздух.
Първоначалната, основна цел на дълбокото сондиране беше да се получи непрекъснато ледено ядро - цилиндрична колона от лед - нещо като парче ледник, изследването на което позволи да се реконструират всички промени в климата на нашата планета през последните 420 хиляди години, записани в слоевете растящ лед. Още през 1959 г. началникът на станция "Восток" В.С. Игнатов с помощта на термобормашина успява да достигне 40 метра дълбочина. Година по-късно термична бормашина, проектирана от I.A. Зотиков успя да измине 10 метра повече. Поради несъвършенството на технологията тогава не беше възможно да се постигнат по-впечатляващи резултати - свредлото просто замръзна в леда. Ситуацията се промени с пристигането през 1967 г. на специалисти от Ленинградския минен институт, които в продължение на три десетилетия се занимаваха със сондиране на лед на станция Восток, като успяха да навлязат дълбоко в дебелината на леда с 3623 метра.
Въпреки това, ледът от дълбочини 3551 и 3607 донесе изненадващи микробиологични данни. Открити са три вида термофилни бактерии, аналози на които се развиват в хидротермални източници на активни райони на океаните и континентите при температури 40-60 ° C. Намерените бактерии изглежда живеят вгорещи извори на дъното на езерото, използващи за живота си само неорганични съединения - водород, въглероден диоксид, тиосулфати. Разбира се, това са само първоначални резултати, но от тях вече следват важни и интересни заключения, които предполагат, че хидротермалната активност в езерото Восток се определя главно от местната циркулация на стопената вода в земната кора, когато те мигрират надолу по разломите и пукнатините до дълбочина от няколко километра и след това се връщат на повърхността на езерото, обогатена с неорганични съединения, които служат като източник на храна за бактериите.
С други думи, всички типични признаци на биологични процеси са открити и сега, вероятно, се случват в напълно изолирана екосистема. Тоест, това е уникална "капсула от далечното минало", отваряйки която учените биха могли да решат много от най-трудните нерешени проблеми в историята на нашата планета.
За да се избегне замърсяването на реликтното езеро през 1998 г., на среща на SCAR (Научен съвет за антарктически изследвания) - международният научен комитет за антарктически изследвания, беше решено да се спре сондирането, докато не бъде разработен безопасен за околната среда начин за проникване в подледниковия резервоар.
Към днешна дата кладенецът е пробит на дълбочина 3623 м, което означава, че до повърхността на езерото остават около 150 м. В момента Минната академия в Санкт Петербург е разработила екологична технология за проникване в подледниковото езеро, базирана на използването на безопасни органосилициеви сондажни течности, която получи положително мнение от специалисти. Най-близките планове на българската антарктическа експедиция са да пробие и останалите 125 м от ледниковия слой над езерото. Първо, трябва да преодолее 50 m, за да получи ново ледено ядро и на новопроби за потвърждаване на хипотезата за съществуването на термофилни бактерии във водната среда на езерото и след това навлизане в езерото, без да го замърсява, за да се определят характеристиките на газовия и химичния състав на езерната вода и микробните съобщества, обитаващи езерото и дънните му седименти. Но плановете са си планове - но през 2003 г. българските изследвания на станция "Восток" бяха прекратени за зимния период поради липса на финансиране. Сондирането не е възобновено и през антарктическото лято.
Но освен хидрогеолози има и други заинтересовани организации. Например изследователите на космоса виждат езерото Восток като най-доброто място на Земята за тестване на сонди, разработени за пробиване в ледената покривка на Марс, Европа и всяко друго неизследвано място в Слънчевата система.
От 1996 г. се говори за гмуркане в езерото с роботизирана сонда, която ще анализира водата, ще търси микроорганизми и ще се върне на повърхността с проби от седимент. Изследователският център на JPL получи целеви грантове от НАСА за разработването на криобот и уникална "стерилна" сондажна технология, така че до края на 1998 г. няколко десетки учени и инженери, работещи по проекта в Съединените щати, планираха 2002 г. като дата за гмуркане във Восток, а извличането на проби беше планирано за 2003 г.
Няколко прототипа на криобота са създадени и тествани в JPL, чиято обща схема е описана по следния начин:
След меко кацане върху покритата с лед повърхност на планетата, спускаемият модул активира специално доставена криобот сонда, за да проникне в леда. Това устройство, оформено като торпедо, загрява носа и благодарение на гравитацията сондата започва да се потапя в тунела, който сам се топи в дебелината на леда. Инструментите в тялото на криобота правят измервания и анализиратсъбрани данни за газове и други материали.
Сондата използва доста сложна система за отопление и управление. Способността да променя посоката на движение позволява на робота да избягва препятствия и леко да променя курса си, за да се приспособи към условията на околната среда или да се възползва от „неочаквани възможности, които се отварят“. В допълнение, полуавтономното управление позволява на робота да се измъкне от възможни "капани". Криоботът напредва, като топи леда директно пред него, позволявайки на течността да тече около устройството и да замръзва отново зад него. Събраните данни за срещаната по пътя среда се изпращат на повърхността.
Тестовете бяха доста успешни. Криоботът направи 7 "гмуркания" в три кладенеца на дълбочина 1226 метра. Всъщност именно на тези успешни тестове е посветена публикацията в списание Space, по неизвестни причини се мълчи напълно за последвалото.
Франк Д. Карси, ръководител на проекта за криобот на JPL-НАСА, потвърди, че нито Националната научна фондация, нито НАСА отделят повече пари за подготовка за пълномащабно сондиране. Нещо повече, Агенцията за национална сигурност на САЩ също спря да финансира изследванията на Антарктида и „техните пари сега силно липсват“. Самото споменаване на участието на разузнаването в този случай беше достатъчно, за да попита Франк Карси какво знае за собствените подобни сондажни проекти на NSA в района на езерото Восток. Според Карси той не разполага с информация по този въпрос.
Според Карси следващият прототип на криобота е трябвало да бъде готов през лятото на 2004 г., но работата по създаването на криобот за Изтока и Европа явно е била забавена. Естествено, прифеновете на телевизионния сериал "Досиетата Х" веднага породиха версия-обяснение: съкращаването на научен проект, участието на специални служби и мощна магнитна аномалия могат да означават само едно нещо - извънземен кораб лежи под леда. Смешното е, че в една от поредицата "Досиетата Х", където имаше подобен сюжет, бяха озвучени географски координати, най-близката "усвоена" точка, до която наистина е станция Восток.
Е, сред официалните причини за забавяне на проекта се отличават основно тези. Първо, не е решено как роботът може да се спусне в подледниковото езеро, без да вкара микроби от повърхността или от ледения слой, през който е минал. Както казва Франк Карси, „Основната идея е да се пробие кладенец с гореща вода на дълбочина около 3,5 километра и след това да се пусне криобот в него.“ След като изчака водата в кладенеца да замръзне, криоботът се стерилизира, затопля и разтопява останалата част от пътя до езерото, развивайки електрическия кабел, навит вътре в тялото на намотка. Общата работоспособност на тази идея вече е демонстрирана. Но на практика не са правени тестове на методите за стерилизация. Никой, нито в САЩ, нито в света, все още не е формулирал колко чисто трябва да бъде „достатъчно чисто“, каза Карси. За конкретна задача разработчиците се нуждаят от конкретна цел, но все още няма такава.
Така че, може би, американските власти просто са решили веднъж в живота си да слушат природозащитниците. Просто е трудно да се повярва.
Заедно с Изтока, езерото Ванда е интересно.
Справка: Езерото Ванда е удивителен естествен топъл резервоар в планините на Антарктика, покрит с многометров слой лед, под който температурата на водата достига 30 ° C. Причината за топлата вода е неизвестна.проучванията показват само пълната липса на геотермална енергия на дъното на езерото. Има хипотеза, че ледът, покриващ езерото, служи като нагревателна леща.