3,7 kilométer jégen fúrtak át, hogy elérjék a 15 millió éve elzárt Vosztok-tavat

2012. február 5-én egy fúrófej az Antarktisz belsejében, a Vosztok-kutatóállomás alatt, kilométernyi jég után végre vízbe ért. Nagyjából 3769 méter mélyen járt (a beszámolók 3766 és 3769 méter között adják meg a pontos értéket), és ezzel ember először érintett meg egy olyan tavat, amely a jégtakaró alatt évmilliók óta el van zárva a külvilágtól. Ez a Vosztok-tó, a földrész legnagyobb jég alatti tava.

Honnan lehetett tudni, hogy tényleg sikerült? Mahlon C. Kennicutt II, a texasi A&M Egyetem oceanográfusa, akkoriban a nemzetközi Antarktisz-kutatási tudományos bizottság (SCAR) elnöke a National Geographicnak azt mondta: a furat alján jelentkező hirtelen nyomáslökésre nincs más magyarázat, mint hogy a fúró áttört egy záró rétegen, és ez csak a tó felszíne lehetett. A víz a nyomás miatt felfelé tört a lyukban, a felszíni tartályokba pedig kb. 1,5 köbméternyi fúrófolyadék préselődött ki.

Tizenöt évvel korábban ez még elképzelhetetlennek tűnt. John Priscu, a Montanai Állami Egyetem ökológusa úgy fogalmazott, hogy a tó elérése több mint egy évtizednyi tervezés csúcspontja, és mérnöki bravúr, hogy több mint 13 ezer láb (közel 4 kilométer) jég alól lehet mintát venni. A munka két évtizedig tartott, mert csak a déli nyár rövid ablakában, novembertől februárig lehetett fúrni.

Radaros mérések 1996-ban erősítették meg, hogy a tó valóban létezik. 2012-ben több mint 145 jég alatti tavat ismertek az Antarktiszon, azóta a számuk megközelíti a 400-at, de egyik sem olyan nagy, mint a Vosztok.

Mekkora a Vosztok-tó a Balatonhoz képest?

A Guinness-rekordok szerint a tó felszíne kb. 12 500 négyzetkilométer, hossza 250, legnagyobb szélessége 50 kilométer, átlagos mélysége 432 méter, víztérfogata pedig nagyjából 5400 köbkilométer. A legmélyebb pontján 900 méternél is mélyebb. Az amerikai lapok az Ontario-tóhoz hasonlítják, nekünk a Balaton a jobb mérce.

Hazai tavunk vízfelülete a vízügyi adatok szerint 594 négyzetkilométer, átlagmélysége 3-4 méter (a nemzetközi tóadatbázis 3,3 métert ír), térfogata nagyjából 1,98 köbkilométer. Vagyis a Vosztok-tó területe kb. 21 Balatonnyi, a benne lévő víz viszont nagyjából 2700 Balatont töltene meg.

Miért nem fagy be, amikor a fenti állomáson mérték a Föld egyik leghidegebb hőmérsékletét, mínusz 89 fok körül? A tó vize kb. mínusz 3 fokos, mégis folyékony. Ennek két oka van. A rátelepedő jég iszonyú nyomása lejjebb viszi az olvadáspontot, alulról pedig a Föld belsejéből szivárgó geotermikus hő melegíti. A több kilométer vastag jég közben úgy viselkedik, mint egy dunyha, amely nem engedi elszökni ezt a kevés meleget. A jég alatti víz máshol is furcsaságokat produkál a kontinensen, gondolj csak a vörösre festett antarktiszi jégre.

Élhetnek mikrobák a jég alatti sötétben?

Priscu már a fúrás előtt talált jeleket arra, hogy a jég alatti tavakban megélhetnek mikrobák, olyanok, amelyek szó szerint „kőzetet esznek”, vagyis ásványokból nyerik az energiát. A sikeres fúrás után azt mondta, reméli, hogy egyértelműen igazolni tudják az életet a tóban, mert a visszahozott minta lezárhatja a régi vitákat.

Viták pedig bőven voltak. A tó vizéből visszafagyott, úgynevezett akkréciós jég vizsgálatánál a korábbi sejtleletekről mindig felmerült, hogy szennyeződés is lehet. 2013-ban Scott Rogers, az ohiói Bowling Green Állami Egyetem molekuláris biológusa és csapata a PLOS ONE folyóiratban több mint 3500 egyedi génszekvenciát írt le ebből a jégből: baktériumokat, gombákat, sőt apró puhatestűekre és vízibolhákra utaló nyomokat. A sejtsűrűség viszont milliliterenként csak 1 és 100 sejt között volt, ilyen kevés DNS-nél pedig a legkisebb szennyezés is félrevihet.

Ugyanabban az évben egy laboratórium bejelentette, hogy új, az ismertekkel csak 86 százalékban egyező baktériumot találtak a tóból vett mintában. A Christian Science Monitor beszámolója szerint a labor vezetője néhány nappal később elismerte: minden talált példány szennyeződés volt. Peter Doran, a chicagói Illinois Egyetem kutatója szárazon megjegyezte: sajtóközleményben bármit le lehet írni.

Kerozin és freon a furatban

A szennyezés nem elméleti veszély volt. A furatot évtizedekig nyitva kellett tartani, hogy ne fagyjon össze, ezért a lyukban mintegy 60 tonna kerozin és freon keveréke állt kenőanyagként és fagyásgátlóként. A fúrócsapat azzal érvelt, hogy a nagy nyomás miatt a tó vize felfelé tör, a furatban megfagy, és dugóként elzárja az utat a vegyszerek előtt.

Kennicutt is úgy látta, hogy ha a víz felfelé nyomult, akkor a tó szennyeződésének esélye kicsi. A mintákra viszont már kevésbé volt optimista: a furat felső része nem a tiszta technológiával készült, így a felhozott jég könnyen magán viselheti a fúrófolyadék nyomait. Kicsit olyan ez, mint amikor a Kola-félszigeti szupermély fúrásnál is kiderült: lefelé jutni az egyik feladat, épen visszahozni valamit a mélyből egy egészen másik.

Mintát a furatban visszafagyott tóvízből csak a következő szezonban, 2012 decemberétől vehettek. A Physics Today akkori összefoglalója szerint a folyékony vízhez később több szondával mentek volna vissza, amelyek hőmérsékletet, savasságot és szerves anyagokat is mérnek.

Jó idők a sarkkutatóknak

Kennicutt figyelmeztetett, hogy a tó elérése csak az első lépés, a teljes megértéshez évtizedek kellhetnek. Közben amerikai és brit kutatók a Nyugat-antarktiszi jégtakaró tavait vették célba. Martin Siegert, a brit Ellsworth-tó programjának vezetője alig várta, hogy a saját adataikat összevethessék a Vosztokból érkezőkkel.

A tó a NASA-t is érdekli. Kevin Hand, a NASA Jet Propulsion Laboratory kutatója szerint a Vosztok és a Jupiter Europa nevű holdja között az a közös, hogy mindkét helyen jég alá zárt, a napfénytől elvágott folyékony víz van, és a Földön nincs ennél jobb modell. Az Europa akár 15 kilométer vastag jégpáncélja alatt sós óceán rejlik, a NASA szerint több mint kétszer annyi vízzel, mint a Föld összes óceánja. Ha valaha ott keresnek életet, a Vosztokon szerzett tapasztalat a tiszta fúrásról és a szennyeződés kiszűréséről aranyat ér. Közben a mélyfúrás versenye sem állt meg, a kínai mélyfúrásokról is egyre több hír jön.

Priscu a 2012-es áttörés után úgy foglalta össze a hangulatot, hogy ezek tényleg jó idők egy sarkkutatónak. A NASA Europa Clipper szondája 2024. október 14-én indult, 2030 áprilisában ér a Jupiterhez, és 49 alkalommal repül el közel az Europa mellett. Amikor az adatai megjönnek, a jég alatti óceán vegyi jeleit a Vosztokon tanultak fényében fogják olvasni.

Forrás: nationalgeographic.com