أسرار العالم لبحيرة فوستوك في القارة القطبية الجنوبية

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

جمدت روسيا عملياً عمليات حفر جديدة في بحيرة فوستوك تحت الجليدية في القطب الجنوبي ، وفي نفس اللحظة التي اقتربت فيها من اكتشاف الحياة المحلية.

نعلم جميعًا أنه بعد الحفر في أعماق بحيرة فوستوك في القارة القطبية الجنوبية ، وجدنا آثارًا لبكتيريا غير عادية للغاية. يعتقد العلماء الأجانب أن هناك العديد من الكائنات الغريبة متعددة الخلايا في البحيرة. يرفض زملاؤهم المحليون وجهة النظر هذه ، لكنهم يعتقدون أيضًا أن استمرار بحثه من شأنه أن يجلب الكثير من الأشياء الجديدة - وسيتيح فهم الشكل الذي قد تبدو عليه الحياة في عوالم أخرى من النظام الشمسي. لن يحدث هذا في المستقبل القريب: للأسف ، توقف العمل الرئيسي في "فوستوك". إذا قام شخص ما بمثل هذه الاكتشافات في البحيرة ، فقد تصبح ميزة للباحثين الأجانب - وسيحدث ذلك قريبًا جدًا.

بحيرة فوستوك عبارة عن خزان كبير تبلغ مساحته 6000 كيلومتر مكعب ، وهو أكبر بعدة مرات من بحيرة لادوجا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الشرق تحت جليدي ، على عمق أربعة كيلومترات تقريبًا ، وهذا هو السبب في أن الضغط هناك يصل إلى 400 من الغلاف الجوي ، والأكسجين والنيتروجين ليس لديهم مكان يخرجون منه خارج ملامسة الغلاف الجوي. مياه البحيرة المشبعة بها هي بيئة فريدة من نوعها ، والتي يجب أن تكون أكثر الخزانات غير المواتية للحياة على الأرض. لكن ، على الرغم من ذلك ، لا تزال هناك حياة - على الأقل ، هذا رأي عدد من العلماء الروس والأمريكيين الذين درسوا نتائج التنقيب. على الرغم من اختلاف تقديرات الباحثين من هذين البلدين بشأن قابليتها للسكن بشكل جذري ، إلا أنهم جميعًا يعتقدون أنهم وجدوا آثارًا للحياة المحلية.

في أبريل 2017 ، أقيم العرض الأول لفيلم "Lake Vostok. Ridge of Madness" ، الذي تحدث عن الظروف الصعبة للغاية التي حقق فيها المستكشفون القطبيون والعلماء الروس نتائج مهمة للغاية في البحث عن الحياة تحت عدة كيلومترات من جليد أنتاركتيكا. لا يزال الفيلم يحصد جوائز دولية ، لكن التاريخ مرتبط به وهو أهم من أي جائزة. يثير موضوع الإيقاف الفعلي للتنظيف العميق للتنقيب في بحيرة فوستوك من قبل قوى المحطة القطبية التي تحمل الاسم نفسه. لقد حال نقص التمويل دون اتخاذ خطوات كبيرة هناك منذ عام 2015. والآن هناك عدد أقل من الناس في المحطة عدة مرات مما كان عليه في ذروة العمل. من هذا المنطلق ، ليس هناك عمليا آمال لاكتشاف عظيم للحياة المحلية تحت الجليد. حان الوقت لإلقاء نظرة على تاريخ الحفر ، لفهم ما تم تحقيقه هناك وماذا - بفضل "تجميد" العمل الحالي - لن يتحقق.

هناك وجهتا نظر حول من يعيش بالضبط تحت الجليد بين محطة فوستوك والبحيرة التي تحمل الاسم نفسه. أحدهما أمريكي والآخر روسي. يعتمد الأول على نتائج عمليات حفر ضحلة أجرتها الولايات المتحدة في المنطقة في التسعينيات. ثم تمكنوا من الحصول على الجليد فقط فوق البحيرة - الذي تشكل من مياهها ، ويرتفع تدريجياً ويتجمد. بناءً على نتائج تحليل عيناته ، وجدت طريقة الميتاجينومية لمجموعة سكوت روجرز أن هناك تسلسلًا جينيًا لـ1623 نوعًا! ستة في المائة منهم ينتمون إلى كائنات معقدة نوعًا ما - حقيقيات النوى ، مخلوقات ذات نواة منفصلة محاطة بجدار. شيء معقد للغاية كان أقل ما يُتوقع رؤيته على عمق عدة كيلومترات.

علاوة على ذلك ، فإن أحد أنواع البكتيريا ، الذي يُفترض وجوده بهذه الطريقة ، يعيش فقط في أمعاء الأسماك - فهو ببساطة لا يوجد منفصلاً عنها. كما تم العثور على تسلسلات جينية نموذجية للروتيفر والرخويات. من هذا المنطلق ، خلصت المجموعة الأمريكية إلى أنه من بين سكان بحيرة فوستوك قد يكون هناك كائنات معقدة للغاية ، حتى الأسماك والقشريات. وفقًا لإحدى الفرضيات ، فإن البحيرة على شكل خزان مفتوح كانت موجودة منذ عشرات الملايين من السنين وأن آخر 14 إلى 15 مليونًا فقط يخفيها الجليد.

وهذا يعني ، حسب نظرية الباحثين ، أن الأسماك والقشريات المحلية لديها الكثير من الوقت للتكيف تدريجيًا مع ظروف ما تحت الجليد. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كانوا هناك ، فيمكنهم جعل الظروف القاسية في الشرق أقل تطرفًا. يمكن للكائنات التي تتنفس الأكسجين أن تستهلك الأكسجين الزائد الذي يدخل البحيرة مع الجليد. ثم ، في أعماق البحيرة ، قد لا يكون هناك فائض من هذا الغاز - مؤكسد قوي ، بجانبه الحياة ليست سهلة - قد لا يكون هناك.

كان رد فعل العلماء الروس ، بقيادة سيرجي بولات ، شديد البرودة على هذا الاكتشاف. وأشاروا عن حق إلى أن الحفر تم باستخدام سوائل تقنية ملوثة بالتربة العادية والبكتيريا الأخرى. يكاد يكون من المستحيل تمييز التلوث الخارجي عن "السكان المحليين" دون استخدام "الحفر النظيف". يعتقد الباحثون المحليون أنه في مثل هذه الظروف لا يمكن الحديث عن الحياة "الشرقية" الحقيقية إلا إذا تم العثور على تسلسلات جينية مختلفة تمامًا عن أي شيء.

وتمكن متخصصون من معهد سانت بطرسبرغ للفيزياء النووية التابع لأكاديمية العلوم الروسية من العثور هناك على الحمض النووي البكتيري ، والذي لم يتطابق مع أي من الأنواع المعروفة. إنه غريب جدًا بالنسبة لهم لدرجة أنه لم يكن من الممكن حتى وضعه في مجموعة معينة من البكتيريا. 14 في المائة من جيناتها غير موجودة في أي نوع آخر معروف. وكما قال سيرجي بولات في ذلك الوقت ، فإن هذا الحمض النووي لا يشبه أي شيء آخر "إذا تم العثور عليه على سطح المريخ ، فإنهم سيعلنون بلا شك أن هذه حياة من المريخ. على الرغم من أنه حمض نووي أرضي."

ومع ذلك ، فهذه بكتيريا ، بسيطة ، أحادية الخلية ، بدون "أجراس وصفارات" وتعقيد غير ضروري. لم يتم العثور على جينات شيء غير متوقع وأكثر تعقيدًا ، ولكن في نفس الوقت مختلفة عن الأنواع الأرضية ، في عينات الجليد. لذا فإن حقيقيات النوى وحتى الكائنات متعددة الخلايا مثل الأسماك ، في رأي علمائنا ، لا تزال ملغاة هناك. قد لا يكون هذا سيئا. يجب أن تكون الأسماك ، التي تعيش بدون ضوء وتزويدها بالمغذيات من الأعلى ، غريبة جدًا على كل شيء نعرفه ، في الواقع ، لن يكون مختلفًا تمامًا عن أي "رجال خضر" من قصص أخصائيي طب العيون المبدعين.

مسألة ما إذا كانت هناك كائنات متعددة الخلايا في الشرق ليست مغلقة على الإطلاق حول هذا الموضوع. في الآونة الأخيرة ، اكتشف العلماء أن الكائنات الحية متعددة الخلايا - عيش الغراب على وجه الخصوص - يمكن أن تعيش بطريقة غامضة في أعماق قاع البحر. الضغط هناك أعلى من الضغط في البحيرة تحت الجليدية. على ما يبدو ، الفطريات تتعايش بطريقة ما مع بكتيريا chemoautotroph ، التي تستخرج الطاقة من مادة غير عضوية بسبب تأكسدها. مركبات الحديد المؤكسدة بشكل غير كاف ، على سبيل المثال ، في تكوين الزبرجد الزيتوني ، تعمل "كوقود" لمثل هذه الحياة العميقة. البكتيريا "تحرقه" بالأكسجين وتحصل على الماء.

وفي نهاية أبريل 2017 ، أصبح معروفًا أن الفطريات متعددة الخلايا من النوع الموصوف يمكن أن توجد تحت قاع البحر لمدة 2.4 مليار سنة. علاوة على ذلك ، فقد نشأت حتى قبل تشبع الغلاف الجوي بالأكسجين. وهذا يعني ، على عكس الآراء الموجودة مسبقًا ، أن الحياة متعددة الخلايا والمعقدة لا تحتاج إلى جو أكسجين أو ظروف مواتية على سطح الكوكب. إذا كان هذا هو الحال منذ بلايين السنين ، فقد يكون هناك كائنات أكثر تعقيدًا من البكتيريا - وأكثر من ذلك بكثير في البحيرة تحت الجليدية.

لنفترض لثانية أن الأمور يمكن أن تكون على هذا النحو. ثم تذهب أهمية اكتشافهم إلى ما هو أبعد من معرفتنا بالحياة الأرضية. والحقيقة هي أن أحشاء المريخ ، وتيتان ، وإنسيلادوس ، ويوروبا ، وسيريس والعديد من الأجسام الأخرى في النظام تحتوي أيضًا على غطاء جليدي في الأعلى ، ومياه أسفله ، وضغط مرتفع. إنها تشبه إلى حد كبير ظروف الشرق لدرجة أن الاستنتاج يوحي بنفسه: إذا تم العثور على حياة معقدة تحت جليد القارة القطبية الجنوبية ، فمن الصعب استبعاد وجودها في عوالم أخرى من النظام الشمسي.

للوهلة الأولى ، قد يبدو أن المشكلة الرئيسية للحياة تحت الجليد في القطب الجنوبي هي مشكلة باردة. في الواقع ، قد لا يكون هذا هو الحال على الإطلاق. نعم ، يتم تبريد الطبقات العليا من البحيرة إلى ثلاث درجات مئوية تحت الصفر. إذا لم يكن هناك ضغط فوق 350 ضغطًا جويًا ، فسيكون هناك جليد في مكانهم ، لكنه فقط لا يسمح لمثل هذا الماء البارد بالتجميد.ومع ذلك ، على الأرجح ، فإن الطبقات السفلى من البحيرة أكثر تطرفًا من حيث درجات الحرارة.

في الجليد على ارتفاع مائة أو مترين فوق البحيرة ، تمكنا من العثور على بكتيريا Hydrogenophilus thermoluteolus ، وهي بكتيريا محبة للحرارة. على الرغم من أنه شائع جدًا هناك "في المظهر" (تتشابه الجينات مع العينات الأخرى المعروفة) ، إلا أنه من الصعب جدًا أن نعزوها إلى التلوث الخارجي. وليس فقط لأن البكتيريا المحبة للحرارة في القارة القطبية الجنوبية ستكون ملوثًا غريبًا نوعًا ما. والأهم من ذلك ، أنه قبل الجليد فوق الشرق ، كان يمكن العثور عليه فقط في الينابيع الساخنة. على السطح ، ليس لديها الكثير لتفعله - فهي تعيش عن طريق أكسدة الهيدروجين الذي يتراكم حيث يتلامس الماء الساخن مع الصخور.

يكاد يكون من المؤكد أن مثل هذا "الملوث" لا يمكنه الوصول إلى الكيروسين أو الفريون المستخدم في الحفر من روسيا أو أجزاء أخرى من العالم. لا يقع إنتاج مثل هذه المواد في أي مكان في الينابيع الساخنة. على هذا الأساس ، يقترح العلماء الروس والفرنسيون أن المصادر نفسها مخبأة في قاع البحيرة تحت الجليدية ، والتي من خلالها ، بالإضافة إلى الماء الساخن ، يتدفق الهيدروجين ، والذي يعمل كأساس للحياة الكيميائية التغذوية.

بشكل عام ، يعتبر Hydrogenophilus thermoluteolus بعيدًا عن أقصى درجات التطرف بين أولئك الذين يعيشون بالقرب من الماء الساخن. الناس مثلها يعيشون ويتطورون في 40-60 درجة مئوية. وأكثرها "صلابة" هي الكائنات أحادية الخلية المرتبة الأكثر بساطة ، وهي العتائق التي تحمل ما يصل إلى 122 درجة مئوية. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يتم العثور على أي آثار للعتائق في الجليد فوق البحيرة أو في عينات منها. لذلك إذا كان الجو حارًا في القاع ، فلا مفرط ، وليس فوق نقطة الغليان التي تموت عندها البكتيريا.

منذ عدة سنوات ، بدأ الحفر العميق في مياه البحيرة في التباطؤ. للوصول إلى مثل هذا العمق ، فإن المثقاب غير مناسب: فذوبان الماء من الجليد يتجمد بسرعة. يتم استبداله بالكيروسين أو الفريون غير المتجمد. ولكن إذا دخلت مثل هذه السوائل - قد يكون بها الكثير من البكتيريا - في مياه البحيرة ، فسيكون من الصعب للغاية فهم أي من تلك التي تم العثور عليها أثناء الحفر هو من السكان الأصليين ومن هو أجنبي. توصل الباحثون الروس منذ فترة طويلة إلى استنتاج مفاده أنه في العشرات من الأمتار الأخيرة من الجليد ، وحتى أكثر من ذلك في البحيرة نفسها ، هناك حاجة إلى تقنيات مختلفة بشكل أساسي تستبعد الاتصال بين مياه البحيرة والسوائل الخارجية.

للأسف ، هذا يعني أن هناك حاجة إلى معدات حفر جديدة. وخلقها - على عكس استغلال سابقتها - يتطلب المال ، وإن لم يكن بأي حال من الأحوال على نطاق كوني. لذلك في مكان ما في عام 2015 ، تباطأ تقدم العمل بشكل خطير. إن الجزء "الممل" من موظفي المحطة الآن هو مجرد عدد قليل من الناس ، وبمجرد تنفيذ هذه المهمة ، تم رفع عدد أفرادها إلى العشرات.

ما حدث على الأرجح كما لو أن خروتشوف قال فجأة بعد أكتوبر 1957 إن إطلاق الأقمار الصناعية كان مكلفًا ، ولم يوفر التمويل لجميع الرحلات الفضائية الأخرى. اكتشف العلماء الروس أفضل مرشح لحياة غير عادية لبحيرة تحت جليدية تقع على عمق كيلومترات. هذه البحيرة ، كما يعتقد الكثيرون ، مرتبطة بقنوات تحت السطحية مع بحيرات محلية أخرى - وهناك العشرات منها في القارة القطبية الجنوبية ، فوستوك هي ببساطة الأكبر. وفجأة ، بدلاً من الاستمرار في العمل ، وإيجاد بكتيريا جديدة أو حتى كائنات حية متعددة الخلايا ، نتخلى فجأة عن صراع أنفسنا.

المنطق وراء هذا القرار مفهوم. لم يستطع خروتشوف أن يقول "تلاعب وهذا يكفي" - لكان قد فقد ماء الوجه بسبب الضغط التنافسي من الولايات المتحدة. كان دبليو براون هناك ويحمل أحلامه عن القمر ، ورفضه الطيران سيضع الاتحاد السوفيتي في موقف غير مريح. لسوء الحظ ، فإن الأمريكيين الحاقدين ليسوا في عجلة من أمرهم للتنافس معنا في اتجاه استكشاف الحياة الأرضية الأكثر غرابة. لهذا ، لا تملك الولايات ببساطة محطة قطبية فوق البحيرة مباشرة. نتيجة لذلك ، قد يتحول الوضع إلى توقف طويل في جهودنا في هذا الاتجاه.

ومع ذلك ، فإن وكالة ناسا تفكر فقط في طرق حفر كيلومترات الجليد في أوروبا. ربما سيفكرون في اختبار مجمع حفر متنقل في نفس الشرق.ثم قد يتضح أن الأولوية في اكتشاف الحياة الأكثر تطرفًا تحت الجليد ستكون مع شخص آخر.