Khám phá nước hồ bí ẩn nhất thế giới Vostok

Nước hồ Vostok đã tiết lộ cho thế giới một số bí mật về quá khứ của hành tinh chúng ta.
Hồ di tích

Đầu những năm 1960, nhà vật lý Liên Xô I.A. Zotikov đưa ra một thuyết, theo đó lớp vỏ băng dưới các trạm “Mirny” và “Vostok” ở Nam Cực đóng vai trò như một phích nước. Hồ Vostok nằm trong khu vực trạm Vostok dưới lớp băng dày khoảng 4000 m, có kích thước khoảng 250×50 km và độ sâu tối đa 750-1.200m; diện tích ước tính 15,5 nghìn km2, thể tích nước khoảng 5400 km³.

Trong vùng của nó, 11 hòn đảo băng với tổng diện tích 365 km2 đã được xác định. Diện tích lớn nhất trong số đó là 175 km2. Ở các vùng phía đông, 56 hồ chứa dưới băng bị cô lập đã được xác định; hồ lớn nhất trong số đó có diện tích 129 km2.

Trạm Vostok của Nga ở Nam Cực. Ảnh: russian7.ru

Hồ Vostok độc đáo chủ yếu vì nó bị cô lập khỏi sinh quyển Trái Đất trong hàng triệu năm. Lớp vỏ băng dài 4 km phía trên nó đóng vai trò là chất cách nhiệt tự nhiên cho hồ. Nước ngọt trong hồ có hàm lượng oxy cao hơn khoảng 50 lần so với nước ngọt thông thường. Nhiệt độ ở ranh giới nước-băng là -3,2°C. Áp lực nước trong hồ, theo tính toán, là hơn 300 atm, nhưng các vi sinh vật có thể thích nghi với điều kiện như vậy, có thể có những đặc tính độc đáo.

Các nhà khoa học bày tỏ quan điểm rằng giữa bề mặt hành tinh và chỏm băng của lục địa phải có nước ở dạng hồ mà sự sống có thể tồn tại. Năm 1964 khi đang tiến hành nghiên cứu địa chấn, A.P. Kapitsa đã bất ngờ phát hiện các thiết bị dưới trạm Vostok có hai đỉnh phản xạ tín hiệu ở độ sâu 3.730 và 4.130 m, chứng tỏ giữa hai điểm có một hồ băng khổng lồ. Nhiệt độ nước trong hồ này vẫn ở mức từ 2 đến 5°C vào thời điểm nhiệt độ trên bề mặt lục địa giảm xuống -80°C.

Các nhà khoa học công bố rằng có một mái vòm phía trên hồ, cao tới vài trăm mét và chứa đầy không khí ấm áp. Việc phát hiện ra một hồ nước bất thường đã làm nảy sinh rất nhiều phỏng đoán đáng kinh ngạc nhất: từ giả định các loài động vật mà khoa học chưa biết đến có thể sống trong hồ, đến giả thuyết dưới đáy hồ có lối đi đến một thế giới ngầm nào đó, được mô tả bởi các tác giả của thế giới cổ đại…

Bí ẩn của máy hút bụi băng

Giếng đầu tiên sâu 40 m do V.S. Ignatov khoan bằng máy khoan nhiệt năm 1959. Bằng cách nghiên cứu các lớp băng, các chuyên gia muốn xác định quá trình tiến hóa khí hậu trên hành tinh của chúng ta đã diễn ra như thế nào trong 400.000 năm qua. Một năm sau, sử dụng máy khoan nhiệt I.A. Zotikov đã khoan sâu 50 m. Tuy nhiên, do nhiệt độ cực thấp trên bề mặt lục địa, ông đã không thể cải thiện kết quả khoan.

Chỉ sau khi sản xuất được chiếc máy khoan đặc biệt tại Viện khai thác mỏ Leningrad thì mọi việc mới tiến triển. Nguyên lý hoạt động của máy khoan tương tự như hoạt động của máy hút bụi. Một bộ phận làm nóng có dạng vòng được hạ xuống giếng làm tan băng, trong khi nước tan chảy được hút lên bề mặt thông qua một đường ống gắn vào vòng gia nhiệt bằng bơm chân không.

Bằng cách này, năm 1972, chiều sâu khoan có thể đạt tới 952 m. Dần dần, phương pháp khoan được cải tiến và xuất hiện những kỷ lục mới: năm 1985-2.202 m, 1989-2.546 m, 1993-2.755 m, 1998-3.623 m. Nga đã trở thành người đầu tiên khoan sâu như vậy, chỉ cách không quá 120-130 m đến vùng nước của hồ bí ẩn nhất hành tinh.

Trong những năm 2006-2007, Đoàn thám hiểm Nam Cực số 52 của Nga tiếp tục khoan lớp băng ngăn cách thế giới hiện đại và hệ động vật cổ xưa của hồ. Nhưng ở độ sâu 3.665 m, cách mặt nước hồ 85 m, mũi khoan nhiệt bất ngờ bị gãy. Người ta chỉ có thể phục hồi công việc tháng 1/2012; việc tái xâm nhập vào hồ Vostok diễn ra vào năm 2015.

Tháng 9/2012, người đứng đầu nhóm sinh vật học lạnh tại Phòng thí nghiệm Di truyền nhân chuẩn cho biết: người ta tìm thấy 4 loài vi khuẩn gây ô nhiễm. Hồ có thể chứa các vi khuẩn hóa tự dưỡng lấy năng lượng từ các phản ứng oxi hóa khử thay vì các chất hữu cơ. Giới khoa học sẽ lần đầu tiên bắt đầu nghiên cứu vi khuẩn có thể tồn tại trong những điều kiện khắc nghiệt nhất, bao gồm cả ở các đại dương dưới băng ở Châu Âu và Enceladus.

Tháng 7/2013, kết quả nghiên cứu các mẫu nước đá từ giếng sử dụng phương pháp metagenomics đã được công bố. Có thể phân lập được 3507 trình tự DNA duy nhất, trong đó có 1623 trình tự liên kết phân loại (với chi hoặc loài) đã được thiết lập. Khoảng 94% trình tự thuộc về vi khuẩn, 6% thuộc về sinh vật nhân chuẩn (hầu hết thuộc về nấm) và chỉ 2 thuộc về vi khuẩn cổ. Vì một số vi khuẩn được tìm thấy là ký sinh trùng ở cá nên các nhà nghiên cứu suy đoán rằng cá có thể sống trong hồ.

Thế giới song song

Các nhà khoa học đã phát hiện ra điều gì trong các mẫu nước lấy từ nước hồ bị ngăn cách với hệ sinh thái hành tinh hơn 400.000 năm bởi lớp vỏ băng và tuyết dài nhiều km? Những con quái vật bí ẩn lẫn vi khuẩn chết người đều không xâm nhập vào thế giới của chúng ta qua hố khoan. Nhưng sự tồn tại của sự sống ở hồ Vostok được chứng minh. Cư dân của nó là vi khuẩn ưa nhiệt chứa trong lõi băng ở độ sâu 3.551-3.607 m.

Điều thú vị nhất là những vi khuẩn này chỉ phát triển và sống trong môi trường có nhiệt độ 40-60°C. Vì vậy, nếu có những nơi trong hồ có nước ấm như vậy thì vùng nước của nó có thể chứa đựng những sinh vật đáng kinh ngạc nhất, thậm chí cả những sinh vật thời tiền sử.

Khám phá đáng kinh ngạc thứ hai được các nhà khoa học thực hiện liên quan đến sự bất thường từ tính gần một trong những bờ hồ: kim từ tính ở đây không hiển thị hướng Bắc-Nam mà liên tục quay. Hiện tượng tương tự xảy ra ở khu vực có lượng sắt lớn hoặc nơi lắp đặt điện từ mạnh. Hiện tại, các nhà khoa học đang nóng lòng chờ đợi đợt xâm nhập thứ ba vào hồ Vostok, sẽ chạm tới đáy hồ.

Dữ liệu thu được có thể trở thành một cảm giác thực sự: nếu người ta tìm thấy những sinh vật sống sống sót trong vùng nước của một hồ nước ngầm, cách ly với bề mặt hành tinh trong vài trăm nghìn năm. Và không loại trừ khả năng cư dân của hồ sẽ có vẻ ngoài hợp lý và tuyệt vời.

Việc phát hiện ra hồ Vostok là một trong những khám phá địa lý lớn nhất trong nửa sau thế kỷ 20. Cho đến nay, khoảng một trăm hồ tương tự đã được phát hiện dưới lớp băng ở Nam Cực. Kinh nghiệm nghiên cứu hồ có thể hữu ích trong việc nghiên cứu các mặt trăng Europa và Callisto của Sao Mộc, cũng như mặt trăng Enceladus của Sao Thổ… Đây có thể là một trong những dự án hứa hẹn nhất trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất.