Wereldmysteries van het Vostokmeer op Antarctica

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Rusland bevroor praktisch nieuwe boringen van het subglaciale Antarctische meer Vostok, en op het moment dat het het dichtst bij het ontdekken van het lokale leven kwam.

We weten allemaal dat we na het boren in de diepten van het Vostokmeer op Antarctica sporen hebben gevonden van een uiterst ongewone bacterie. Buitenlandse wetenschappers geloven dat er veel exotische meercellige organismen in het meer zijn. Hun binnenlandse collega's verwerpen dit standpunt, maar ze geloven ook dat de voortzetting van zijn onderzoek veel nieuwe dingen zou opleveren - en het mogelijk zou maken om te begrijpen hoe het leven eruit zou kunnen zien in andere werelden van het zonnestelsel. Dit zal in de nabije toekomst niet gebeuren: het hoofdwerk bij Vostok is helaas stopgezet. Als iemand zulke ontdekkingen doet in het meer, kan dat de verdienste worden van buitenlandse onderzoekers - en het zal zeer binnenkort gebeuren.

Het Vostokmeer is een groot stuwmeer van 6.000 kubieke kilometer, dat is vele malen meer dan in Ladoga. Bovendien is het oosten subglaciaal, op een diepte van bijna vier kilometer, daarom is de druk daar tot 400 atmosfeer, en kunnen zuurstof en stikstof nergens buiten contact met de atmosfeer komen. De wateren van het meer die ermee verzadigd zijn, vormen een unieke omgeving, die het meest ongunstige reservoir voor het leven op aarde zou moeten zijn. Maar ondanks dit is er nog steeds leven - althans, dit is de mening van een aantal Russische en Amerikaanse wetenschappers die de resultaten van het boren hebben bestudeerd. Hoewel de schattingen van onderzoekers uit deze twee landen over de bewoonbaarheid ervan radicaal verschillen, menen ze allemaal sporen van het lokale leven te hebben gevonden.

In april 2017 vond de première van de film "Lake Vostok. Ridge of Madness" plaats, die vertelde over de zeer moeilijke omstandigheden waarin Russische poolreizigers en wetenschappers zeer belangrijke resultaten behaalden bij het zoeken naar leven onder enkele kilometers Antarctisch ijs. De film verzamelt nog steeds internationale prijzen, maar de geschiedenis is ermee verbonden en belangrijker dan welke prijzen dan ook. Hij stelt het onderwerp aan de orde van het daadwerkelijk stoppen van diep schoon boren in het Vostokmeer door de krachten van het gelijknamige poolstation. Door gebrek aan financiering zijn daar sinds 2015 geen grote stappen gezet. En nu zijn er meerdere malen minder mensen op het station dan op het hoogtepunt van het werk. Hieruit is er praktisch geen hoop op een grote ontdekking van het lokale leven onder het ijs. Het is tijd om een kijkje te nemen in de geschiedenis van het boren, om te begrijpen wat daar is bereikt en wat - dankzij de huidige "bevriezing" van het werk - niet zal worden bereikt.

Er zijn twee gezichtspunten over wie er precies onder het ijs leeft tussen het Vostok-station en het gelijknamige meer. Een van hen is Amerikaans, de andere is Russisch. De eerste is gebaseerd op de resultaten van ondiepere boringen die de Verenigde Staten in de jaren negentig in het gebied hebben uitgevoerd. Toen slaagden ze erin om alleen het ijs over het meer te krijgen - het ijs dat zich vormde uit het water, geleidelijk opsteeg en bevroor. Gebaseerd op de resultaten van het analyseren van zijn monsters, vond de metagenomische methode van Scott Rogers daar gensequenties van 1.623 soorten! Zes procent van hen behoorde tot vrij complexe wezens - eukaryoten, wezens met een gescheiden kern omringd door een muur. Iets dat zo complex was, werd het minst verwacht op een diepte van enkele kilometers.

Bovendien leeft een van de soorten bacteriën, die vermoedelijk op deze manier worden gevonden, alleen in de darmen van vissen - het komt eenvoudigweg niet los van hen voor. Gensequenties die typerend zijn voor raderdiertjes en weekdieren werden ook gevonden. Hieruit concludeerde de Amerikaanse groep dat er onder de bewoners van het Vostokmeer extreem complexe wezens kunnen zijn, zelfs vissen en schaaldieren. Volgens één hypothese bestaat het meer in de vorm van een open reservoir al tientallen miljoenen jaren en zijn alleen de laatste 14-15 miljoen door ijs verborgen.

Dit betekent, theoretiseren de onderzoekers, dat lokale vissen en schaaldieren veel tijd hadden om zich geleidelijk aan aan sub-ijscondities aan te passen. Bovendien kunnen ze, als ze er zijn, de extreme omstandigheden in het Oosten minder extreem maken. Zuurstofademende organismen zouden de overtollige zuurstof die samen met het ijs het meer binnenkomt, kunnen consumeren. Dan, in de diepten van het meer, is er misschien geen overmaat van dit gas - een sterke oxidator, waarna het leven niet gemakkelijk is - misschien niet.

Russische wetenschappers, onder leiding van Sergei Bulat, reageerden extreem koel op deze ontdekking. Ze wezen er terecht op dat de boring is uitgevoerd met technische vloeistoffen die verontreinigd zijn met gewone grond en andere bacteriën. Het is praktisch onmogelijk om vervuiling van buitenaf te onderscheiden van "omwonenden" zonder gebruik te maken van "schone boringen". Binnenlandse onderzoekers geloven dat het in dergelijke omstandigheden alleen mogelijk is om over het echte 'oosterse' leven te praten als er genetische sequenties worden gevonden die totaal anders zijn dan wat dan ook.

En specialisten van het St. Petersburg Institute of Nuclear Physics van de Russische Academie van Wetenschappen slaagden erin om daar het bacteriële DNA te vinden, dat niet samenviel met een van de bekende soorten. Het is zo vreemd voor hen dat het niet eens mogelijk was om het in een groep bacteriën te plaatsen. 14 procent van haar genen wordt in geen enkele andere bekende soort gevonden. Zoals Sergei Bulat destijds zei, is dit DNA zo anders dan al het andere dat "als het op Mars zou worden gevonden, ze ongetwijfeld zouden verklaren dat dit leven van Mars is. Hoewel het aards DNA is."

Dit zijn echter bacteriën, eenvoudig, eencellig, zonder "toeters en bellen" en onnodige complexiteit. Genen van iets onverwachts en nog complexer, maar tegelijkertijd verschillend van terrestrische soorten, zijn nog niet gevonden in ijsmonsters. Dus eukaryoten en zelfs meercellige zoals vissen, zijn volgens onze wetenschappers daar nog steeds geannuleerd. Dit is misschien niet slecht. Vissen, die leven zonder licht en de toevoer van voedingsstoffen van bovenaf, zouden zo vreemd moeten zijn aan alles dat we weten dat ze in feite niet veel zouden verschillen van "groene mannen" uit de verhalen van creatieve ufologen.

De vraag of er meercellige organismen in het Oosten zijn, is hiermee helemaal niet gesloten. Meer recentelijk hebben wetenschappers ontdekt dat meercellige organismen - in het bijzonder paddenstoelen - op de een of andere manier op mysterieuze wijze diep onder de zeebodem kunnen overleven. De druk is daar zelfs hoger dan in het subglaciale meer. Blijkbaar leven schimmels op de een of andere manier samen met chemoautotrofe bacteriën, die energie halen uit anorganische materie vanwege de oxidatie ervan. Onvoldoende geoxideerde ijzerverbindingen, bijvoorbeeld in de samenstelling van olivijn, dienen als "brandstof" voor zo'n diep leven. De bacteriën "verbranden" het met zuurstof en krijgen water.

En eind april 2017 werd bekend dat meercellige schimmels van het beschreven type 2,4 miljard jaar onder de zeebodem kunnen bestaan. Bovendien ontstonden ze zelfs vóór de verzadiging van de atmosfeer met zuurstof. Dat wil zeggen, in tegenstelling tot reeds bestaande opvattingen, heeft meercellig en complex leven geen zuurstofatmosfeer of gunstige omstandigheden op het aardoppervlak nodig. Als dit miljarden jaren geleden het geval was, is het heel goed mogelijk dat er zelfs vandaag de dag in het subglaciale meer organismen zijn die complexer zijn dan bacteriën - en nog veel meer.

Laten we even aannemen dat het zo zou kunnen zijn. Dan gaat het belang van hun ontdekking veel verder dan onze kennis van het aardse leven. Het feit is dat de ingewanden van Mars, Titan, Enceladus, Europa, Ceres en vele andere lichamen van het systeem ook een ijskap bovenop hebben, water eronder en hoge druk. Ze lijken zo op de omstandigheden in het Oosten dat de conclusie zichzelf doet vermoeden: als er complex leven wordt gevonden onder het ijs van Antarctica, dan is het moeilijk om de aanwezigheid ervan in andere werelden van het zonnestelsel uit te sluiten.

Op het eerste gezicht lijkt het belangrijkste probleem van het Antarctische sub-ijs leven koud te zijn. In feite is dit misschien helemaal niet het geval. Ja, de bovenste lagen van het meer zijn afgekoeld tot min drie graden Celsius. Als er geen druk van meer dan 350 atmosfeer zou zijn, zou er ijs op hun plaats zijn, alleen laat het dergelijk koud water niet bevriezen. En toch zijn de lagere lagen van het meer hoogstwaarschijnlijk veel extremer wat betreft temperaturen.

In het ijs honderd of twee meter boven het meer hebben we Hydrogenophilus thermoluteolus, een thermofiele bacterie, gevonden. Hoewel het daar "uiterlijk" heel gewoon is (genen zijn vergelijkbaar met andere bekende monsters), is het erg moeilijk om het toe te schrijven aan externe vervuiling. En niet alleen omdat een thermofiele bacterie op Antarctica een nogal vreemde verontreiniging zou zijn. Wat nog belangrijker is, was dat het vóór het ijs boven het oosten alleen in warmwaterbronnen te vinden was. Aan de oppervlakte heeft ze niet veel te doen - ze leeft van het oxideren van de waterstof die zich ophoopt waar heet water in contact komt met de rotsen.

Zo'n "vervuiler" zou vrijwel zeker niet in kerosine of freon kunnen komen die wordt gebruikt bij het boren vanuit Rusland of andere delen van de wereld. De productie van dergelijke stoffen vindt nergens in warmwaterbronnen plaats. Op basis hiervan suggereren Russische en Franse wetenschappers dat dezelfde bronnen verborgen zijn op de bodem van het subglaciale meer, waardoor, naast warm water, waterstof stroomt, dat als basis dient voor chemoautotrofe leven.

Over het algemeen is Hydrogenophilus thermoluteolus verre van het grootste extreem onder degenen die in de buurt van warm water wonen. Mensen zoals zij leven en ontwikkelen zich bij 40-60 graden Celsius. De meest "rigide" van hen zijn de eenvoudiger gerangschikte eencellige organismen, archaea, die tot 122 graden Celsius dragen. Tot nu toe zijn er echter geen sporen van archaea in het ijs boven het meer of in monsters daarvan gevonden. Dus als het helemaal onderaan heet is, dan niet overdreven, niet boven het kookpunt waarbij bacteriën afsterven.

Enkele jaren geleden begonnen de diepe boringen in de wateren van het meer te vertragen. Om op zo'n diepte te komen, is een boormachine niet geschikt: smeltend water van het ijs bevriest snel. Het wordt vervangen door niet-bevriezende kerosine of freon. Maar als dergelijke vloeistoffen - er kunnen veel bacteriën in zitten - in de wateren van het meer komen, zal het heel moeilijk zijn om te begrijpen welke van de vloeistoffen die tijdens het boren worden gevonden een aboriginal is en wie een buitenaards wezen. Russische onderzoekers zijn al lang tot de conclusie gekomen dat op de laatste tientallen meters ijs, en nog meer in het meer zelf, fundamenteel andere technologieën nodig zijn die contact tussen het meerwater en externe vloeistoffen uitsluiten.

Helaas betekent dit dat er nieuwe boorapparatuur nodig is. En de creatie ervan - in tegenstelling tot de exploitatie van de vorige - vereist geld, zij het zeker niet op kosmische schaal. Dus ergens in 2015 werd de verdere voortgang van het werk ernstig vertraagd. Het "saaie" deel van het personeel van het station is nu slechts een paar mensen, en ooit voor de uitvoering van deze taak werd het personeel tot tientallen gebracht.

Wat er is gebeurd, is hoogstwaarschijnlijk alsof Chroesjtsjov na oktober 1957 plotseling zei dat het duur was om satellieten te lanceren en niet voor alle andere ruimtevluchten zorgde. Russische wetenschappers hebben de beste kandidaat voor een ongewoon leven gevonden voor een subglaciaal meer dat kilometers diep ligt. Dit meer is, zoals velen denken, door ondergrondse kanalen verbonden met andere lokale meren - en er zijn er tientallen op Antarctica, Vostok is gewoon de grootste. En plotseling, in plaats van door te gaan met werken, nieuwe bacteriën of zelfs meercellige organismen te vinden, geven we plotseling zelf de strijd op.

De logica achter deze beslissing is begrijpelijk. Chroesjtsjov kon niet zeggen "speel wat en dat is genoeg" - hij zou zijn gezicht hebben verloren door de concurrentiedruk van de Verenigde Staten. W. Brown was daar met zijn dromen over de maan, en weigering om te vliegen zou de USSR in een ongemakkelijke positie brengen. Helaas hebben kwaadwillende Amerikanen geen haast om met ons te wedijveren in de richting van het verkennen van het meest exotische aardse leven. Hiervoor hebben de States simpelweg geen poolstation pal boven het meer. Als gevolg hiervan kan de situatie in onze eigen inspanningen in deze richting een langdurige stilstand worden.

NASA denkt echter alleen maar aan methoden om kilometers ijs in Europa te boren. Misschien gaan ze nadenken over het testen van een mobiel boorcomplex boven hetzelfde Oosten. Dan kan blijken dat de prioriteit bij de ontdekking van het meest extreme leven onder het ijs bij iemand anders zal liggen.