اسرار جهانی دریاچه وستوک در قطب جنوب

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

روسیه عملاً حفاری جدید دریاچه وستوک زیر یخبندان قطب جنوب را متوقف کرد و درست در لحظه ای که به کشف حیات محلی نزدیک شد.

همه ما می دانیم که پس از حفاری در اعماق دریاچه وستوک در قطب جنوب، آثاری از یک باکتری بسیار غیرعادی پیدا کردیم. دانشمندان خارجی بر این باورند که موجودات چند سلولی عجیب و غریب زیادی در این دریاچه وجود دارد. همکاران داخلی آنها این دیدگاه را رد می کنند، اما آنها همچنین معتقدند که ادامه تحقیقات او چیزهای جدید زیادی را به همراه خواهد داشت - و درک چگونگی شکل زندگی در دیگر جهان های منظومه شمسی را ممکن می سازد. این در آینده نزدیک اتفاق نخواهد افتاد: متأسفانه کار اصلی در وستوک متوقف شد. اگر کسی چنین اکتشافاتی را در دریاچه انجام دهد، ممکن است به شایستگی محققان خارجی تبدیل شود - و خیلی زود این اتفاق خواهد افتاد.

دریاچه وستوک یک مخزن بزرگ با 6000 کیلومتر مکعب است که چندین برابر لادوگا است. علاوه بر این، شرق در عمق تقریباً چهار کیلومتری زیر یخبندان است، به همین دلیل است که فشار آن تا 400 اتمسفر است و اکسیژن و نیتروژن جایی برای خارج از تماس با جو ندارند. آب دریاچه اشباع شده از آنها محیطی منحصر به فرد است که باید نامطلوب ترین مخزن حیات روی زمین باشد. اما، با وجود این، هنوز زندگی در آنجا وجود دارد - حداقل، این نظر تعدادی از دانشمندان روسی و آمریکایی است که نتایج حفاری آن را مطالعه کرده اند. اگرچه برآوردهای محققان این دو کشور در مورد قابلیت سکونت آن کاملاً متفاوت است، اما همه آنها بر این باورند که آثاری از زندگی محلی پیدا کرده اند.

در آوریل 2017، اولین نمایش فیلم "دریاچه وستوک. خط الراس جنون" برگزار شد که در مورد شرایط بسیار دشواری که کاشفان و دانشمندان قطبی روسی در جستجوی حیات در زیر چندین کیلومتر یخ قطب جنوب به نتایج بسیار قابل توجهی دست یافتند، گفت. این فیلم هنوز در حال جمع آوری جوایز بین المللی است، اما تاریخ با آن مرتبط است و از هر جایزه ای مهم تر است. او موضوع توقف واقعی حفاری تمیز عمیق در دریاچه وستوک توسط نیروهای ایستگاه قطبی به همین نام را مطرح می کند. کمبود بودجه از سال 2015 مانع از برداشتن گام های بزرگ در آنجا شده است. و اکنون تعداد افراد در ایستگاه چندین برابر کمتر از تعداد افراد در اوج کار است. از این رو، عملاً هیچ امیدی برای کشف بزرگ زندگی محلی در زیر یخ وجود ندارد. وقت آن است که نگاهی به تاریخچه حفاری بیندازیم تا بفهمیم چه چیزی در آنجا به دست آمده است و چه چیزی - به لطف "انجماد" فعلی کار - به دست نخواهد آمد.

دو دیدگاه وجود دارد که دقیقاً چه کسی زیر یخ بین ایستگاه وستوک و دریاچه ای به همین نام زندگی می کند. یکی از آنها آمریکایی و دیگری روسی است. اولین مورد از نتایج حفاری های کم عمقی است که ایالات متحده در دهه 1990 در این منطقه انجام داد. سپس آنها موفق شدند فقط یخی را بر روی دریاچه بگذارند - یخی که از آبهای آن تشکیل شده بود و به تدریج بالا می رفت و یخ می زد. بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل نمونه‌های او، روش متاژنومی گروهی اسکات راجرز توالی‌های ژنی 1623 گونه را در آنجا پیدا کرد! شش درصد از آنها متعلق به موجودات نسبتاً پیچیده ای بودند - یوکاریوت ها، موجوداتی با هسته جدا شده که توسط دیوار احاطه شده بود. چیزی به این پیچیده کمترین پیش بینی می شد که در عمق چند کیلومتری دیده شود.

علاوه بر این، یکی از انواع باکتری ها، که احتمالاً به این روش یافت می شود، فقط در روده ماهی زندگی می کند - به سادگی جدا از آنها رخ نمی دهد. توالی های ژنی معمولی روتیفرها و نرم تنان نیز یافت شد. از این، گروه آمریکایی به این نتیجه رسیدند که در میان ساکنان دریاچه وستوک ممکن است موجودات بسیار پیچیده، حتی ماهی و سخت پوستان وجود داشته باشد. بر اساس یک فرضیه، این دریاچه به شکل یک مخزن باز ده ها میلیون سال است که وجود داشته است و تنها 14 تا 15 میلیون آن توسط یخ پنهان شده است.

این به این معنی است که محققان نظریه می دهند که ماهیان و سخت پوستان محلی زمان زیادی برای سازگاری تدریجی با شرایط زیر یخ داشتند. علاوه بر این، اگر آنها آنجا باشند، می توانند شرایط شدید شرق را کمتر افراطی کنند. موجودات تنفسی اکسیژن می توانند اکسیژن اضافی وارد شده به دریاچه را همراه با یخ مصرف کنند. سپس، در اعماق دریاچه، ممکن است بیش از حد از این گاز - یک اکسید کننده قوی، که زندگی در کنار آن آسان نیست - وجود نداشته باشد.

دانشمندان روسی به رهبری سرگئی بولات به این کشف بسیار سرد واکنش نشان دادند. آنها کاملاً به درستی اشاره کردند که حفاری با استفاده از مایعات فنی آلوده به خاک معمولی و سایر باکتری ها انجام شده است. تشخیص آلودگی خارجی از "ساکنان محلی" بدون استفاده از "حفاری تمیز" عملا غیرممکن است. محققان داخلی بر این باورند که در چنین شرایطی تنها در صورتی می توان از زندگی واقعی "شرق" صحبت کرد که توالی های ژنتیکی کاملاً متفاوت از هر چیزی یافت شود.

و متخصصان موسسه فیزیک هسته ای سنت پترزبورگ آکادمی علوم روسیه موفق شدند DNA باکتریایی را در آنجا پیدا کنند که با هیچ یک از گونه های شناخته شده منطبق نبود. آنقدر برای آنها بیگانه است که حتی امکان قرار دادن آن در گروهی از باکتری ها وجود نداشت. 14 درصد از ژن های او در هیچ گونه شناخته شده دیگری یافت نمی شود. همانطور که سرگئی بولات در آن زمان گفت، این DNA به قدری متفاوت است که "اگر در مریخ یافت می شد، بدون شک اعلام می کردند که این زندگی از مریخ است. اگرچه این DNA زمینی است."

با این حال، اینها باکتری ها، ساده، تک سلولی، بدون "زنگ و سوت" و پیچیدگی غیر ضروری هستند. ژن های چیزی غیرمنتظره و حتی پیچیده تر، اما در عین حال متفاوت از گونه های زمینی، هنوز در نمونه های یخ یافت نشده است. بنابراین یوکاریوت ها و حتی چند سلولی مانند ماهی، به نظر دانشمندان ما، هنوز در آنجا لغو می شوند. این ممکن است بد نباشد. ماهی‌هایی که بدون نور و تامین مواد مغذی از بالا زندگی می‌کنند، باید آنقدر با هر چیزی که ما می‌دانیم بیگانه باشند که در واقع با داستان‌های یوفولوژیست‌های خلاق تفاوت چندانی با هیچ «مرد سبز» نخواهند داشت.

این سؤال که آیا موجودات چند سلولی در شرق وجود دارد یا خیر، اصلاً در این مورد بسته نیست. اخیراً، دانشمندان دریافته اند که موجودات چند سلولی - به ویژه قارچ ها - می توانند به نحوی مرموز در اعماق بستر دریا زنده بمانند. فشار در آنجا حتی بیشتر از دریاچه زیر یخچالی است. ظاهراً قارچ‌ها به نوعی با باکتری‌های کمواتوتروف همزیستی می‌کنند که به دلیل اکسیداسیون، انرژی را از مواد معدنی استخراج می‌کنند. ترکیبات آهن به اندازه کافی اکسید نشده، به عنوان مثال، در ترکیب الیوین، به عنوان "سوخت" برای چنین زندگی عمیق عمل می کند. باکتری ها آن را با اکسیژن «سوزانند» و آب دریافت می کنند.

و در پایان آوریل 2017 مشخص شد که قارچ های چند سلولی از نوع توصیف شده می توانند به مدت 2.4 میلیارد سال در زیر بستر دریا وجود داشته باشند. علاوه بر این، آنها حتی قبل از اشباع جو با اکسیژن به وجود آمدند. یعنی بر خلاف دیدگاه های قبلی، حیات چند سلولی و پیچیده نیازی به جو اکسیژن یا شرایط مساعد در سطح سیاره ندارد. اگر میلیاردها سال پیش چنین بود، ممکن است حتی امروز در دریاچه زیر یخبندان موجوداتی پیچیده تر از باکتری ها وجود داشته باشند - و خیلی بیشتر.

بیایید یک لحظه فرض کنیم که همه چیز می تواند اینگونه باشد. سپس اهمیت کشف آنها بسیار فراتر از دانش ما از زندگی زمینی است. واقعیت این است که روده های مریخ، تیتان، انسلادوس، اروپا، سرس و بسیاری دیگر از بدنه های منظومه نیز دارای کلاهک یخی در بالا، آب در زیر و فشار بالا هستند. آنها به قدری شبیه شرایط شرق هستند که نتیجه گیری خود را نشان می دهد: اگر حیات پیچیده ای در زیر یخ قطب جنوب یافت شود، پس از آن دشوار است که حضور آن را در دیگر جهان های منظومه شمسی رد کنیم.

در نگاه اول، ممکن است به نظر برسد که مشکل اصلی زندگی زیر یخی قطب جنوب سرد است. در واقع، ممکن است اصلاً اینطور نباشد. بله، لایه های بالایی دریاچه تا منفی سه درجه سانتیگراد خنک می شوند. اگر فشار بالای 350 اتمسفر نبود جای آنها یخ بود فقط اجازه نمی دهد چنین آب سردی یخ بزند.و با این حال، به احتمال زیاد، لایه های پایینی دریاچه از نظر دما بسیار شدیدتر هستند.

در یخ های صد یا دو متری بالای دریاچه، موفق شدیم هیدروژنوفیلوس ترمولوتئولوس، یک باکتری گرمادوست را پیدا کنیم. اگرچه در آنجا «از نظر ظاهری» کاملاً رایج است (ژن‌ها مشابه سایر نمونه‌های شناخته شده هستند)، اما نسبت دادن آن به آلودگی خارجی بسیار دشوار است. و نه تنها به این دلیل که یک باکتری گرمادوست در قطب جنوب یک آلاینده نسبتاً عجیب است. مهمتر از آن، قبل از یخ بر فراز شرق، فقط در چشمه های آب گرم یافت می شد. در سطح، او کار زیادی برای انجام دادن ندارد - او با اکسید کردن هیدروژنی که در جایی که آب داغ با سنگ ها تماس می گیرد، انباشته می شود، زندگی می کند.

تقریباً مطمئناً چنین "آلاینده ای" نمی تواند وارد نفت سفید یا فریون مورد استفاده در حفاری روسیه یا سایر نقاط جهان شود. تولید چنین موادی در هیچ کجا در چشمه های آب گرم وجود ندارد. بر این اساس، دانشمندان روسی و فرانسوی پیشنهاد می کنند که همان منابع در کف دریاچه زیر یخبندان پنهان شده است، که از طریق آن، علاوه بر آب گرم، هیدروژن جریان می یابد که به عنوان پایه ای برای زندگی شیمیائی اتوتروف عمل می کند.

به طور کلی، Hydrogenophilus thermoluteolus از بزرگترین افراط در میان کسانی که در نزدیکی آب گرم زندگی می کنند، فاصله زیادی دارد. افرادی مانند او در دمای 40-60 درجه سانتیگراد زندگی می کنند و رشد می کنند. "سفت" ترین آنها موجودات تک سلولی ساده تر، آرکیا هستند که تا 122 درجه سانتیگراد را تحمل می کنند. با این حال، تاکنون هیچ اثری از باستانی در یخ بالای دریاچه یا در نمونه‌هایی از آن یافت نشده است. بنابراین اگر در انتهای آن گرم است، نه بیش از حد، نه بالاتر از نقطه جوشی که در آن باکتری ها می میرند.

چندین سال پیش، حفاری عمیق در آب های دریاچه شروع به کند شدن کرد. برای رسیدن به چنین عمقی، مته مناسب نیست: ذوب شدن آب از یخ به سرعت یخ می زند. با نفت سفید یا فریون غیر انجماد جایگزین می شود. اما اگر چنین مایعاتی - ممکن است باکتری های زیادی در آنها وجود داشته باشد - وارد آب دریاچه شوند، درک اینکه کدام یک از آنهایی که در حین حفاری یافت می شوند یک بومی و چه کسی بیگانه است بسیار دشوار خواهد بود. محققان روسی مدت‌هاست به این نتیجه رسیده‌اند که در ده‌ها متر آخر یخ، و حتی بیشتر از آن در خود دریاچه، اساساً به فناوری‌های متفاوتی نیاز است که تماس بین آب دریاچه و مایعات خارجی را حذف می‌کند.

افسوس، این بدان معنی است که تجهیزات حفاری جدید مورد نیاز است. و ایجاد آن - برخلاف استثمار قبلی - نیاز به پول دارد، البته به هیچ وجه در مقیاس کیهانی. بنابراین در جایی در سال 2015، پیشرفت بیشتر کار به طور جدی کند شد. بخش "خسته کننده" پرسنل ایستگاه اکنون فقط چند نفر است و یک بار برای اجرای این وظیفه، پرسنل آن به ده ها نفر رسیده است.

اتفاقی که افتاد به احتمال زیاد به این صورت است که خروشچف پس از اکتبر 1957 ناگهان گفت که پرتاب ماهواره ها گران است و بودجه ای برای سایر پروازهای فضایی فراهم نکرده است. دانشمندان روسی بهترین کاندید برای یک زندگی غیرمعمول را برای یک دریاچه زیر یخبندان در عمق کیلومترها پیدا کردند. این دریاچه، همانطور که بسیاری معتقدند، توسط کانال های زیرسطحی با دیگر دریاچه های محلی مرتبط است - و ده ها مورد از آنها در قطب جنوب وجود دارد، وستوک به سادگی بزرگترین است. و ناگهان، به جای ادامه کار، یافتن باکتری های جدید یا حتی ارگانیسم های چند سلولی، خودمان به طور ناگهانی مبارزه را رها می کنیم.

منطق پشت این تصمیم قابل درک است. خروشچف نمی توانست بگوید "بازی کن و بس است" - او به دلیل فشار رقابتی ایالات متحده چهره خود را از دست می داد. دبلیو براون با رویاهای خود در مورد ماه آنجا بود و امتناع از پرواز اتحاد جماهیر شوروی را در موقعیت ناراحت کننده ای قرار می داد. متأسفانه، آمریکایی های بدخواه عجله ای برای رقابت با ما در جهت کاوش عجیب ترین زندگی زمینی ندارند. برای این، ایالات به سادگی یک ایستگاه قطبی درست بالای دریاچه ندارند. در نتیجه، این وضعیت ممکن است به یک توقف طولانی در تلاش های خودمان در این جهت تبدیل شود.

با این حال، ناسا فقط به روش های حفاری یخ کیلومتری در اروپا فکر می کند. شاید آنها به آزمایش یک مجتمع حفاری متحرک در همان شرق فکر کنند.سپس ممکن است معلوم شود که اولویت در کشف شدیدترین زندگی زیر یخ با شخص دیگری خواهد بود.