Wêreldgeheimenisse van die Vostokmeer in Antarktika

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

Rusland het feitlik nuwe boorwerk van die subglaciale Antarktiese Meer Vostok gevries, en op die oomblik toe dit die naaste aan die ontdekking van plaaslike lewe gekom het.

Ons weet almal dat ons, nadat ons in die dieptes van die Vostokmeer in Antarktika geboor het, spore van 'n uiters ongewone bakterie gevind het. Buitelandse wetenskaplikes glo dat daar baie eksotiese meersellige organismes in die meer is. Hul huishoudelike kollegas verwerp hierdie standpunt, maar hulle glo ook dat die voortsetting van sy navorsing baie nuwe dinge sal bring – en dit moontlik sal maak om te verstaan hoe lewe in ander wêrelde van die sonnestelsel kan lyk. Dit sal nie in die nabye toekoms gebeur nie: die hoofwerk by Vostok is ongelukkig gestaak. As iemand sulke ontdekkings in die meer maak, dan kan dit die verdienste van buitelandse navorsers word – en dit sal baie gou gebeur.

Die Vostokmeer is 'n groot reservoir van 6 000 kubieke kilometer, wat baie keer meer is as in Ladoga. Boonop is die Ooste subglacial, op 'n diepte van byna vier kilometer, en daarom is die druk daar tot 400 atmosfeer, en suurstof en stikstof het nêrens om buite kontak met die atmosfeer te gaan nie. Die waters van die meer wat daarmee versadig is, is 'n unieke omgewing, wat die ongunstigste reservoir vir lewe op aarde behoort te wees. Maar ten spyte hiervan is daar nog lewe daar - dit is ten minste die mening van 'n aantal Russiese en Amerikaanse wetenskaplikes wat die resultate van die boor daarvan bestudeer het. Alhoewel die skattings van navorsers van hierdie twee lande oor die bewoonbaarheid daarvan radikaal verskil, glo hulle almal dat hulle spore van plaaslike lewe gevind het.

In April 2017 het die première van die film "Lake Vostok. Ridge of Madness" plaasgevind, wat vertel het van die baie moeilike toestande waarin Russiese poolontdekkingsreisigers en wetenskaplikes baie betekenisvolle resultate behaal het in die soeke na lewe onder etlike kilometers Antarktiese ys. Die rolprent is steeds besig om internasionale toekennings in te samel, maar geskiedenis is daarmee verbind en belangriker as enige toekennings. Hy opper die onderwerp van die werklike stop van diep skoon boorwerk by die Vostokmeer deur die kragte van die poolstasie met dieselfde naam. Gebrek aan finansiering het verhoed dat groot stappe sedert 2015 daar gemaak word. En nou is daar 'n paar keer minder mense by die stasie as wat daar op die hoogtepunt van werk was. Hieruit is daar feitlik geen hoop vir 'n groot ontdekking van die plaaslike lewe onder die ys nie. Dit is tyd om na die geskiedenis van boorwerk te kyk, om te verstaan wat daar bereik is en wat – danksy die huidige “vries” van werk – nie bereik sal word nie.

Daar is twee standpunte oor wie presies onder die ys tussen die Vostokstasie en die gelyknamige meer woon. Een van hulle is Amerikaans, die ander is Russies. Die eerste is gebaseer op die resultate van vlakker boorwerk wat die Verenigde State in die 1990's in die gebied uitgevoer het. Toe het hulle daarin geslaag om net die ys oor die meer te kry - die een wat uit sy water gevorm het, wat geleidelik opstyg en vries. Op grond van die resultate van die ontleding van sy monsters, het Scott Rogers se groep metagenomiese metode daar geenvolgorde van 1 623 spesies gevind! Ses persent van hulle het aan taamlik komplekse wesens behoort - eukariote, wesens met 'n geskeide kern omring deur 'n muur. Daar is die minste verwag dat iets so kompleks op 'n diepte van etlike kilometers gesien sou word.

Boonop leef een van die soorte bakterieë, wat vermoedelik op hierdie manier gevind word, net in die ingewande van visse - dit kom eenvoudig nie apart van hulle voor nie. Geenvolgorde tipies van rotifers en weekdiere is ook gevind. Hieruit het die Amerikaanse groep tot die gevolgtrekking gekom dat daar onder die inwoners van die Vostokmeer uiters komplekse wesens kan wees, selfs visse en skaaldiere. Volgens een hipotese bestaan die meer in die vorm van 'n oop reservoir al tienmiljoene jare en word slegs die laaste 14-15 miljoen deur ys versteek.

Dit beteken, teoretiseer die navorsers, dat plaaslike visse en skaaldiere baie tyd gehad het om geleidelik by sub-ystoestande aan te pas. Daarbenewens, as hulle daar is, kan hulle die uiterste toestande van die Ooste minder ekstreem maak. Suurstofasemende organismes kan die oortollige suurstof wat saam met die ys in die meer ingaan, verbruik. Dan, in die dieptes van die meer, is daar dalk nie 'n oormaat van hierdie gas nie - 'n sterk oksideermiddel, waarby die lewe nie maklik is nie - daar mag nie wees nie.

Russiese wetenskaplikes, onder leiding van Sergei Bulat, het uiters koud op hierdie ontdekking gereageer. Hulle het heeltemal tereg daarop gewys dat die boorwerk uitgevoer is met tegniese vloeistowwe wat met gewone grond en ander bakterieë besmet is. Dit is feitlik onmoontlik om eksterne besoedeling van "plaaslike inwoners" te onderskei sonder om "skoon boorwerk" te gebruik. Binnelandse navorsers glo dat dit in sulke toestande moontlik is om slegs oor regte "Oosterse" lewe te praat as genetiese volgordes gevind word wat heeltemal verskil van enigiets.

En spesialiste van die St. Petersburg Instituut vir Kernfisika van die Russiese Akademie van Wetenskappe het daarin geslaag om die bakteriese DNA te vind, wat nie met enige van die bekende spesies saamgeval het nie. Dit is so vreemd vir hulle dat dit nie eers moontlik was om dit in een of ander groep bakterieë te plaas nie. 14 persent van haar gene word nie in enige ander bekende spesie gevind nie. Soos Sergei Bulat destyds gesê het, is hierdie DNS so anders as enigiets anders dat "as dit op Mars gevind word, hulle ongetwyfeld sou verklaar dat dit lewe vanaf Mars is. Alhoewel dit aardse DNS is."

Dit is egter bakterieë, eenvoudig, eensellig, sonder “klokke en fluitjies” en onnodige kompleksiteit. Gene van iets onverwags en selfs meer kompleks, maar terselfdertyd anders as landspesies, is nog nie in ysmonsters gevind nie. Dus word eukariote en selfs meerselliges soos visse, na die mening van ons wetenskaplikes, steeds daar gekanselleer. Dit is dalk nie sleg nie. Vis, wat sonder lig en die voorsiening van voedingstowwe van bo af leef, behoort so vreemd aan alles te wees dat ons weet dat hulle in werklikheid nie baie anders sou wees as enige "groen mans" van die verhale van kreatiewe ufoloë nie.

Die vraag of daar meersellige organismes in die Ooste is, is glad nie hieroor gesluit nie. Meer onlangs het wetenskaplikes geleer dat meersellige organismes – veral sampioene – op een of ander manier op geheimsinnige wyse diep onder die seebodem kan oorleef. Die druk daar is selfs hoër as in die subglaciale meer. Blykbaar leef swamme op een of ander manier saam met chemo-outotrofe bakterieë, wat energie uit anorganiese materiaal onttrek as gevolg van die oksidasie daarvan. Onvoldoende geoksideerde ysterverbindings, byvoorbeeld in die samestelling van olivien, dien as "brandstof" vir so 'n diep lewe. Die bakterieë “brand” dit met suurstof en kry water.

En aan die einde van April 2017 het dit bekend geword dat meersellige swamme van die beskryfde tipe vir 2,4 miljard jaar onder die seebodem kan bestaan. Boonop het hulle ontstaan selfs voor die versadiging van die atmosfeer met suurstof. Dit wil sê, in teenstelling met reeds bestaande sienings, het meersellige en komplekse lewe nie 'n suurstofatmosfeer of gunstige toestande op die planeet se oppervlak nodig nie. As dit miljarde jare gelede die geval was, kan dit heel moontlik wees dat daar selfs vandag in die subglaciale meer organismes is wat meer kompleks is as bakterieë – en nog baie meer.

Kom ons neem vir 'n oomblik aan dat dinge so kan wees. Dan gaan die belangrikheid van hul ontdekking veel verder as ons kennis van die aardse lewe. Die feit is dat die ingewande van Mars, Titan, Enceladus, Europa, Ceres en baie ander liggame van die stelsel ook 'n yskap bo-op het, water onder en hoë druk. Hulle is so soortgelyk aan die toestande van die Ooste dat die gevolgtrekking homself suggereer: as komplekse lewe onder die ys van Antarktika gevind word, dan is dit moeilik om die teenwoordigheid daarvan in ander wêrelde van die sonnestelsel uit te sluit.

Met die eerste oogopslag kan dit lyk asof die hoofprobleem van Antarktiese sub-yslewe koud is. Trouens, dit is dalk glad nie die geval nie. Ja, die boonste lae van die meer word afgekoel tot minus drie grade Celsius. As daar geen druk bo 350 atmosfeer was nie, sou daar ys in hul plek wees, net dit laat nie sulke koue water vries nie. En tog is die onderste lae van die meer heel waarskynlik baie meer ekstreem in terme van temperature.

In die ys honderd of twee meter bokant die meer het ons daarin geslaag om Hydrogenophilus thermoluteolus, 'n termofiele bakterie, te vind. Alhoewel dit redelik algemeen daar "in voorkoms" voorkom (gene is soortgelyk aan ander bekende monsters), is dit baie moeilik om dit aan eksterne besoedeling toe te skryf. En nie net omdat 'n termofiele bakterie in Antarktika 'n taamlik vreemde kontaminant sou wees nie. Nog belangriker, voor die ys oor die Ooste, kon dit net in warmwaterbronne gevind word. Op die oog af het sy niks veel om te doen nie – sy leef deur die waterstof wat ophoop waar warm water met die rotse in aanraking kom, te oksideer.

So 'n "besoedelende stof" kon byna seker nie in keroseen of freon kom wat in boorwerk van Rusland of ander wêrelddele gebruik word nie. Die produksie van sulke stowwe is nêrens in warmwaterbronne geleë nie. Op grond hiervan stel Russiese en Franse wetenskaplikes voor dat dieselfde bronne aan die onderkant van die subglaciale meer versteek is, waardeur, benewens warm water, waterstof vloei, wat as basis vir chemo-outotrofiese lewe dien.

Oor die algemeen is Hydrogenophilus thermoluteolus ver van die grootste uiterste onder diegene wat naby warm water woon. Mense soos sy leef en ontwikkel by 40-60 grade Celsius. Die mees "rigiede" van hulle is die meer eenvoudig gerangskik eensellige organismes, archaea, wat tot 122 grade Celsius dra. Daar is egter tot dusver geen spore van archaea in die ys bokant die meer of in monsters daarvan gevind nie. As dit dus heel onder warm is, dan nie oormatig nie, nie bo die kookpunt waarby bakterieë doodgaan nie.

Etlike jare gelede het diep boorwerk in die meer se water begin vertraag. Om tot so 'n diepte te kom, is 'n boor nie geskik nie: smeltwater uit die ys vries vinnig. Dit word vervang deur nie-vries keroseen of freon. Maar as sulke vloeistowwe - daar kan baie bakterieë in wees - in die water van die meer kom, sal dit baie moeilik wees om te verstaan watter van dié wat tydens boorwerk gevind is, 'n inboorling is en wie 'n vreemdeling is. Russiese navorsers het lank tot die gevolgtrekking gekom dat op die laaste tientalle meters ys, en nog meer in die meer self, fundamenteel verskillende tegnologieë nodig is wat kontak tussen die meerwater en eksterne vloeistowwe uitsluit.

Helaas, dit beteken dat nuwe boortoerusting nodig is. En die skepping daarvan – in teenstelling met die uitbuiting van die vorige een – verg geld, alhoewel geensins op’n kosmiese skaal nie. So iewers in 2015 is verdere vordering van werk ernstig vertraag. Die "vervelige" deel van die stasie se personeel is nou net 'n paar mense, en een keer vir die uitvoering van hierdie taak, is sy personeel tot dosyne gebring.

Wat gebeur het, is heel waarskynlik asof Chroesjtsjof ná Oktober 1957 skielik gesê het dat dit duur is om satelliete te lanseer, en nie finansiering vir alle ander ruimtevlugte verskaf nie. Russiese wetenskaplikes het die beste kandidaat gevind vir 'n ongewone lewe vir 'n subglaciale meer wat op 'n diepte van kilometers lê. Hierdie meer, soos baie glo, word deur ondergrondse kanale met ander plaaslike mere verbind – en daar is dosyne van hulle in Antarktika, Vostok is eenvoudig die grootste. En skielik, in plaas daarvan om aan te hou werk, nuwe bakterieë of selfs meersellige organismes te vind, laat vaar ons skielik self die stryd.

Die logika agter hierdie besluit is verstaanbaar. Khrushchev kon nie sê "speel rond en dit is genoeg" nie - hy sou gesig verloor het weens mededingende druk van die Verenigde State. W. Brown was daar met sy drome van die maan, en weiering om te vlieg sou die USSR in 'n ongemaklike posisie plaas. Ongelukkig is kwaadwillige Amerikaners nie haastig om met ons mee te ding in die rigting om die mees eksotiese aardse lewe te verken nie. Hiervoor het die State eenvoudig nie 'n poolstasie reg bo die meer nie. Gevolglik kan die situasie in 'n lang stilstand in ons eie pogings in hierdie rigting verander.

NASA dink egter net aan metodes om kilometer-ys in Europa te boor. Miskien sal hulle daaraan dink om 'n mobiele boorkompleks oor dieselfde Ooste te toets. Dan kan dit blyk dat die prioriteit in die ontdekking van die mees ekstreme lewe onder die ys by iemand anders sal wees.