ความลึกลับของโลกของทะเลสาบวอสตอคในแอนตาร์กติกา

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

รัสเซียได้แช่แข็งการขุดเจาะใหม่ของทะเลสาบวอสตอคใต้น้ำแข็งใต้ธารน้ำแข็ง และในช่วงเวลาที่มันเข้าใกล้การค้นพบชีวิตในท้องถิ่นมากที่สุด

เราทุกคนทราบดีว่าหลังจากเจาะลึกทะเลสาบวอสตอคในแอนตาร์กติกา เราพบร่องรอยของแบคทีเรียที่ผิดปกติอย่างยิ่ง นักวิทยาศาสตร์ต่างชาติเชื่อว่ามีสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่แปลกใหม่มากมายในทะเลสาบ เพื่อนร่วมงานในประเทศของพวกเขาปฏิเสธมุมมองนี้ แต่พวกเขายังเชื่อว่าการค้นคว้าวิจัยของเขาอย่างต่อเนื่องจะนำมาซึ่งสิ่งใหม่ๆ มากมาย และจะทำให้เป็นไปได้ที่จะเข้าใจว่าชีวิตในโลกอื่นของระบบสุริยะอาจมีหน้าตาเป็นอย่างไร สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นี้: งานหลักที่ Vostok โชคไม่ดีที่หยุดลง หากมีคนทำการค้นพบดังกล่าวในทะเลสาบก็อาจกลายเป็นข้อดีของนักวิจัยต่างชาติ - และมันจะเกิดขึ้นในไม่ช้า

ทะเลสาบวอสตอคเป็นอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ 6,000 ลูกบาศก์กิโลเมตร ซึ่งมากกว่าในลาโดกาหลายเท่า นอกจากนี้ ทิศตะวันออกยังเป็นน้ำแข็งใต้ธารน้ำแข็งที่ระดับความลึกเกือบสี่กิโลเมตร ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ความดันมีมากถึง 400 ชั้นบรรยากาศ และออกซิเจนและไนโตรเจนไม่สามารถออกไปสัมผัสบรรยากาศภายนอกได้ น้ำในทะเลสาบที่อิ่มตัวด้วยสิ่งเหล่านี้เป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมือนใครซึ่งควรเป็นอ่างเก็บน้ำที่ไม่เอื้ออำนวยที่สุดสำหรับชีวิตบนโลก แต่ถึงอย่างนั้น ก็ยังมีชีวิตอยู่ - อย่างน้อย นี่คือความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและชาวอเมริกันจำนวนหนึ่งที่ได้ศึกษาผลการขุดเจาะของมัน แม้ว่าการประมาณการของนักวิจัยจากสองประเทศเกี่ยวกับความสามารถในการอยู่อาศัยจะแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง แต่พวกเขาทั้งหมดเชื่อว่าพวกเขาได้พบร่องรอยของชีวิตในท้องถิ่น

ในเดือนเมษายน 2017 ภาพยนตร์เรื่อง "Lake Vostok. Ridge of Madness" ฉายรอบปฐมทัศน์ซึ่งเล่าถึงสภาพที่ยากลำบากมากซึ่งนักสำรวจและนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้รับผลลัพธ์ที่สำคัญมากในการค้นหาชีวิตภายใต้น้ำแข็งแอนตาร์กติกหลายกิโลเมตร ภาพยนตร์เรื่องนี้ยังคงรวบรวมรางวัลระดับนานาชาติ แต่ประวัติศาสตร์เชื่อมโยงกับมันและมีความสำคัญมากกว่ารางวัลใดๆ เขายกหัวข้อของการหยุดการขุดเจาะที่สะอาดหมดจดที่ทะเลสาบวอสตอคโดยกองกำลังของสถานีขั้วโลกที่มีชื่อเดียวกัน การขาดเงินทุนทำให้ไม่สามารถดำเนินการขั้นตอนใหญ่ได้ตั้งแต่ปี 2558 และตอนนี้มีคนอยู่ที่สถานีน้อยกว่าช่วงพีคของการทำงานหลายเท่า จากนี้ไปแทบไม่มีความหวังสำหรับการค้นพบชีวิตในท้องถิ่นภายใต้น้ำแข็ง ได้เวลาดูประวัติของการขุดเจาะเพื่อทำความเข้าใจว่าได้รับสิ่งใดและสิ่งใด - ต้องขอบคุณ "การหยุด" ของงานในปัจจุบัน - จะไม่เกิดขึ้น

มีสองมุมมองว่าใครอาศัยอยู่ใต้น้ำแข็งระหว่างสถานี Vostok และทะเลสาบที่มีชื่อเดียวกัน หนึ่งในนั้นคือชาวอเมริกัน อีกคนคือรัสเซีย ครั้งแรกดึงผลลัพธ์ของการขุดเจาะตื้นกว่าที่สหรัฐอเมริกาดำเนินการในพื้นที่ในปี 1990 จากนั้นพวกเขาก็จัดการได้เฉพาะน้ำแข็งที่อยู่เหนือทะเลสาบ ซึ่งเป็นน้ำแข็งที่ก่อตัวขึ้นจากน้ำในนั้น ค่อยๆ สูงขึ้นและกลายเป็นน้ำแข็ง จากผลการวิเคราะห์ตัวอย่างของเขา วิธีการ metagenomic ของกลุ่มของ Scott Rogers พบว่ามีลำดับยีน 1,623 สปีชีส์! หกเปอร์เซ็นต์เป็นของสิ่งมีชีวิตที่ค่อนข้างซับซ้อน - ยูคาริโอตซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีนิวเคลียสแยกจากกันล้อมรอบด้วยกำแพง สิ่งที่ซับซ้อนอย่างยิ่งคาดว่าจะเห็นได้น้อยที่สุดที่ความลึกหลายกิโลเมตร

ยิ่งไปกว่านั้น แบคทีเรียชนิดหนึ่งที่อาจพบในลักษณะนี้ อาศัยอยู่ในลำไส้ของปลาเท่านั้น มันไม่ได้เกิดขึ้นต่างหากจากพวกมัน นอกจากนี้ยังพบลำดับยีนตามแบบฉบับของโรติเฟอร์และหอยแมลงภู่อีกด้วย จากสิ่งนี้ กลุ่มชาวอเมริกันสรุปว่าในหมู่ชาวทะเลสาบวอสตอค อาจมีสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง แม้แต่ปลาและสัตว์จำพวกครัสเตเชีย ตามสมมติฐานหนึ่ง ทะเลสาบในรูปของอ่างเก็บน้ำเปิดมีอยู่หลายสิบล้านปี และมีเพียง 14-15 ล้านหลังเท่านั้นที่ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็ง

ซึ่งหมายความว่านักวิจัยตั้งทฤษฎีว่าปลาในท้องถิ่นและสัตว์จำพวกครัสเตเชียนมีเวลามากในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพย่อยน้ำแข็ง นอกจากนี้ ถ้าพวกมันอยู่ที่นั่น พวกมันสามารถทำให้สภาวะสุดโต่งของตะวันออกสุดขั้วน้อยลงได้ สิ่งมีชีวิตที่หายใจด้วยออกซิเจนอาจใช้ออกซิเจนส่วนเกินที่ไหลเข้าสู่ทะเลสาบพร้อมกับน้ำแข็ง จากนั้น ในส่วนลึกของทะเลสาบ อาจมีก๊าซนี้ไม่เกิน - ตัวออกซิไดเซอร์ที่แรง ซึ่งชีวิตไม่ง่าย - อาจไม่มี

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย นำโดย Sergei Bulat ตอบโต้อย่างเย็นชาต่อการค้นพบนี้ พวกเขาชี้ให้เห็นอย่างถูกต้องว่าการขุดเจาะดำเนินการโดยใช้ของเหลวทางเทคนิคที่ปนเปื้อนด้วยดินธรรมดาและแบคทีเรียอื่นๆ แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแยกแยะมลภาวะภายนอกจาก "ชาวบ้าน" โดยไม่ใช้ "การขุดเจาะที่สะอาด" นักวิจัยในประเทศเชื่อว่าในสภาพเช่นนี้เป็นไปได้ที่จะพูดคุยเกี่ยวกับชีวิต "ตะวันออก" ที่แท้จริงได้ก็ต่อเมื่อพบว่ามีลำดับพันธุกรรมที่แตกต่างจากสิ่งอื่นอย่างสิ้นเชิง

และผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กของ Russian Academy of Sciences ได้ค้นพบดีเอ็นเอของแบคทีเรียที่นั่นซึ่งไม่ตรงกับสายพันธุ์ที่รู้จัก มันแปลกมากสำหรับพวกเขาจนไม่สามารถวางลงในแบคทีเรียบางกลุ่มได้ 14 เปอร์เซ็นต์ของยีนของเธอไม่พบในสายพันธุ์อื่นที่รู้จัก ดังที่ Sergei Bulat กล่าวในขณะนั้น DNA นี้ไม่เหมือนกับสิ่งอื่นใดที่ "หากพบบนดาวอังคาร พวกเขาจะประกาศอย่างไม่ต้องสงสัยว่านี่คือชีวิตจากดาวอังคาร แม้ว่าจะเป็น DNA ภาคพื้นดินก็ตาม"

อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียเหล่านี้เป็นแบคทีเรียธรรมดา มีเซลล์เดียว ไม่มี "เสียงระฆังและนกหวีด" และความซับซ้อนที่ไม่จำเป็น ยีนของบางสิ่งที่ไม่คาดคิดและซับซ้อนยิ่งกว่านั้น แต่ในขณะเดียวกัน ก็ยังไม่พบยีนที่แตกต่างจากสปีชีส์บนบกในตัวอย่างน้ำแข็ง ดังนั้นยูคาริโอตและแม้กระทั่งเซลล์หลายเซลล์เช่นปลา ตามความเห็นของนักวิทยาศาสตร์ของเรา ก็ยังถูกยกเลิกที่นั่น นี่อาจไม่เลวร้าย ปลาที่อาศัยอยู่โดยปราศจากแสงและสารอาหารจากเบื้องบน น่าจะเป็นสิ่งแปลกปลอมสำหรับทุกสิ่งที่เรารู้ว่าจริง ๆ แล้วพวกมันจะไม่แตกต่างจาก "คนตัวเขียว" จากเรื่องราวของนักอุตุนิยมวิทยาเชิงสร้างสรรค์มากนัก

คำถามที่ว่ามีสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ในภาคตะวันออกหรือไม่นั้นไม่ได้ปิดเลย ไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ โดยเฉพาะเห็ด สามารถอยู่รอดอย่างลึกลับใต้พื้นทะเลได้ ความดันที่นั่นสูงกว่าในทะเลสาบ subglacial เห็นได้ชัดว่าเชื้อราอยู่ร่วมกับแบคทีเรีย chemoautotroph ซึ่งดึงพลังงานจากสารอนินทรีย์เนื่องจากออกซิเดชัน สารประกอบเหล็กที่ออกซิไดซ์ไม่เพียงพอเช่นในองค์ประกอบของโอลิวีนทำหน้าที่เป็น "เชื้อเพลิง" สำหรับชีวิตที่ลึกล้ำ แบคทีเรีย "เผา" ด้วยออกซิเจนและรับน้ำ

และเมื่อปลายเดือนเมษายน 2560 เป็นที่ทราบกันว่าเชื้อราหลายเซลล์ในประเภทที่อธิบายไว้สามารถอยู่ใต้ก้นทะเลได้นาน 2.4 พันล้านปี ยิ่งกว่านั้นพวกมันเกิดขึ้นก่อนที่บรรยากาศจะอิ่มตัวด้วยออกซิเจน กล่าวคือ ตรงกันข้ามกับมุมมองที่มีอยู่ก่อนแล้ว ชีวิตที่มีหลายเซลล์และซับซ้อนไม่ต้องการบรรยากาศที่มีออกซิเจนหรือสภาวะที่เอื้ออำนวยบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ หากเป็นกรณีนี้เมื่อหลายพันล้านปีก่อน อาจเป็นไปได้ว่าทุกวันนี้ในทะเลสาบใต้ธารน้ำแข็งยังมีสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนกว่าแบคทีเรีย และอื่นๆ อีกมากมาย

ลองสมมติสักครู่ว่าสิ่งต่างๆ อาจเป็นแบบนั้น จากนั้น ความสำคัญของการค้นพบของพวกเขาก็ไปไกลเกินกว่าความรู้ของเราเกี่ยวกับชีวิตทางโลก ความจริงก็คือลำไส้ของดาวอังคาร, ไททัน, เอนเซลาดัส, ยูโรปา, เซเรส และส่วนอื่นๆ ของระบบยังมีฝาน้ำแข็งอยู่ด้านบน น้ำอยู่ด้านล่าง และความดันสูง พวกเขามีความคล้ายคลึงกับเงื่อนไขของตะวันออกที่ข้อสรุปแนะนำตัวเอง: หากพบชีวิตที่ซับซ้อนภายใต้น้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกาก็เป็นเรื่องยากที่จะแยกการปรากฏตัวของมันในโลกอื่นของระบบสุริยะ

เมื่อมองแวบแรก อาจดูเหมือนว่าปัญหาหลักของสิ่งมีชีวิตใต้น้ำแข็งในทวีปแอนตาร์กติกคือความหนาวเย็น อันที่จริงสิ่งนี้อาจไม่เป็นเช่นนั้นเลย ใช่ ชั้นบนของทะเลสาบจะเย็นลงถึงลบสามองศาเซลเซียส หากไม่มีแรงกดดันเหนือบรรยากาศ 350 ก็จะมีน้ำแข็งเข้ามาแทนที่ เพียงแต่ไม่ยอมให้น้ำเย็นเช่นนี้กลายเป็นน้ำแข็งและเป็นไปได้มากว่าชั้นล่างของทะเลสาบจะรุนแรงกว่ามากในแง่ของอุณหภูมิ

ในน้ำแข็งที่อยู่เหนือทะเลสาบ 100 หรือ 2 เมตร เราพบ Hydrogenophilus thermoluteolus ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่ทนความร้อนได้ แม้ว่าจะพบได้บ่อยใน "ลักษณะที่ปรากฏ" (ยีนมีความคล้ายคลึงกับตัวอย่างอื่นๆ ที่รู้จัก) แต่ก็เป็นเรื่องยากมากที่จะระบุว่าเกิดจากมลภาวะภายนอก และไม่ใช่เพียงเพราะแบคทีเรียทนความร้อนในทวีปแอนตาร์กติกาจะเป็นสารปนเปื้อนที่ค่อนข้างแปลก ที่สำคัญกว่านั้น ก่อนที่น้ำแข็งจะปกคลุมทางทิศตะวันออก จะพบได้เฉพาะในบ่อน้ำพุร้อนเท่านั้น บนพื้นผิว เธอไม่มีอะไรทำมากนัก - เธอใช้ชีวิตโดยออกซิไดซ์ไฮโดรเจนที่สะสมอยู่ในบริเวณที่น้ำร้อนสัมผัสกับหิน

"สารมลพิษ" ดังกล่าวแทบจะไม่สามารถเข้าไปในน้ำมันก๊าดหรือฟรีออนที่ใช้ในการขุดเจาะจากรัสเซียหรือส่วนอื่น ๆ ของโลกได้ การผลิตสารดังกล่าวไม่มีที่ไหนเลยในบ่อน้ำพุร้อน บนพื้นฐานนี้นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและฝรั่งเศสแนะนำว่าแหล่งเดียวกันนั้นถูกซ่อนไว้ที่ด้านล่างของทะเลสาบ subglacial ซึ่งนอกเหนือจากน้ำร้อนแล้วไฮโดรเจนจะไหลซึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับชีวิต chemoautotrophic

โดยทั่วไป Hydrogenophilus thermoluteolus อยู่ไกลจากจุดที่รุนแรงที่สุดในบรรดาผู้ที่อาศัยอยู่ใกล้น้ำร้อน คนชอบเธออยู่และพัฒนาที่อุณหภูมิ 40-60 องศาเซลเซียส "แข็ง" ที่สุดของพวกมันคือสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่จัดเรียงอย่างเรียบง่าย อาร์เคีย ซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 122 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังไม่พบร่องรอยของอาร์เคียในน้ำแข็งเหนือทะเลสาบหรือในตัวอย่างจากมัน ดังนั้นถ้ามันร้อนที่ด้านล่างสุด ก็ไม่มากเกินไป ไม่เกินจุดเดือดที่แบคทีเรียตาย

เมื่อหลายปีก่อน การขุดเจาะลึกลงไปในน้ำในทะเลสาบเริ่มช้าลง เพื่อให้ได้ความลึกดังกล่าว สว่านไม่เหมาะ: การละลายน้ำจากน้ำแข็งจะแข็งตัวอย่างรวดเร็ว มันถูกแทนที่ด้วยน้ำมันก๊าดหรือฟรีออนที่ไม่แช่แข็ง แต่ถ้าของเหลวดังกล่าว - อาจมีแบคทีเรียจำนวนมาก - ลงไปในน่านน้ำของทะเลสาบ มันจะยากมากที่จะเข้าใจว่าสิ่งใดที่พบในระหว่างการขุดเจาะเป็นชาวอะบอริจินและใครเป็นมนุษย์ต่างดาว นักวิจัยชาวรัสเซียได้ข้อสรุปมานานแล้วว่าในช่วงสิบเมตรสุดท้ายของน้ำแข็ง และยิ่งกว่านั้นในทะเลสาบเองนั้น เทคโนโลยีพื้นฐานที่แตกต่างกันเป็นสิ่งจำเป็นซึ่งไม่รวมการสัมผัสระหว่างน้ำในทะเลสาบกับของเหลวภายนอก

อนิจจา นี่หมายความว่าจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ขุดเจาะใหม่ และการสร้าง - ตรงกันข้ามกับการแสวงประโยชน์จากสิ่งก่อนหน้านี้ - ต้องใช้เงินแม้ว่าจะไม่ได้อยู่ในระดับจักรวาลก็ตาม ดังนั้นในปี 2558 ความคืบหน้าของงานจึงชะลอตัวลงอย่างมาก ส่วนที่ "น่าเบื่อ" ของบุคลากรในสถานีตอนนี้มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้น และเมื่อดำเนินการตามภารกิจนี้แล้ว บุคลากรของสถานีก็ถูกพาไปยังหลายสิบคน

สิ่งที่เกิดขึ้นมีแนวโน้มมากที่สุดราวกับว่าหลังจากเดือนตุลาคม 2500 ครุสชอฟก็กล่าวในทันทีว่าการส่งดาวเทียมมีราคาแพง และไม่ได้จัดหาเงินทุนสำหรับเที่ยวบินอวกาศอื่น ๆ ทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียพบผู้ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ไม่ธรรมดาสำหรับทะเลสาบใต้น้ำแข็งที่อยู่ลึกลงไปหลายกิโลเมตร อย่างที่หลายคนเชื่อว่า ทะเลสาบแห่งนี้เชื่อมต่อกันด้วยช่องทางใต้ผิวน้ำกับทะเลสาบในท้องถิ่นอื่นๆ และมีอยู่หลายสิบแห่งในแอนตาร์กติกา วอสตอคเป็นทะเลสาบที่ใหญ่ที่สุด และทันใดนั้น แทนที่จะทำงานต่อไป ค้นหาแบคทีเรียใหม่ หรือแม้แต่สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เราก็ละทิ้งการต่อสู้ด้วยตัวเราเองทันที

ตรรกะที่อยู่เบื้องหลังการตัดสินใจครั้งนี้เป็นสิ่งที่เข้าใจได้ ครุสชอฟไม่สามารถพูดว่า "เล่นไปเถอะ เท่านี้ก็พอ" - เขาคงจะเสียหน้าเนื่องจากแรงกดดันจากการแข่งขันจากสหรัฐอเมริกา ดับเบิลยู บราวน์อยู่ที่นั่นพร้อมกับความฝันของเขาเกี่ยวกับดวงจันทร์ และการปฏิเสธที่จะบินจะทำให้สหภาพโซเวียตอยู่ในตำแหน่งที่ไม่สบายใจ น่าเสียดายที่ชาวอเมริกันผู้มุ่งร้ายไม่รีบเร่งที่จะแข่งขันกับเราเพื่อสำรวจชีวิตบนโลกที่แปลกใหม่ที่สุด ด้วยเหตุนี้ สหรัฐอเมริกาจึงไม่มีสถานีขั้วโลกเหนือทะเลสาบ ด้วยเหตุนี้ สถานการณ์จึงอาจต้องหยุดชะงักไปนานจากความพยายามของเราเองในทิศทางนี้

อย่างไรก็ตาม NASA กำลังคิดเกี่ยวกับวิธีการเจาะน้ำแข็งกิโลเมตรในยุโรป บางทีพวกเขาอาจจะคิดเกี่ยวกับการทดสอบศูนย์ขุดเจาะเคลื่อนที่ในภาคตะวันออกเดียวกันจากนั้นอาจกลายเป็นว่าลำดับความสำคัญในการค้นพบชีวิตสุดขั้วที่สุดภายใต้น้ำแข็งจะอยู่กับคนอื่น