Pojezierze podbiegunowe
Środowisko podlodowe Antarktydy to dynamiczny ekosystem, w którym formy życia, wciąż bardzo dla nas tajemnicze, lód, woda i skały tworzą sieć złożonych interakcji. Zachowanie nieskazitelnego charakteru subglacjalnych środowisk Antarktydy wymaga pieczołowitej kontroli warunków podczas badań.
O środowisko to stara się dbać zespół pracujący przy projekcie SALSA (Subglacial Antarctic Lakes Scientific Access), który prowadzi eksplorację nowo odkrytego biomu w jednym z największych znanych jezior subglacjalnych Antarktydy Zachodniej.
W okresie od grudnia 2018 r. do stycznia 2019 r. w ramach projektu SALSA utworzono obóz polowy, w którym pracowało pięćdziesięciu naukowców, wiertaczy i personelu pomocniczego. Przewiercono ponad 1200 metrów lodu w celu pobrania próbek z jeziora subglacjalnego Mercera. W oddalone około 800 km od Bieguna Południowego miejsce, członkowie zespołu dotarli przy użyciu specjalistycznych traktorów i samolotów wyposażonych w narty.
Naukowcy z projektu SALSA pobrali z jeziora Mercera próbki za pomocą czystego i sterylnego systemu, który miał minimalizować skażenie mikrobiologiczne i chemiczne środowiska. Załoga nosi kombinezony z materiału Tyvek, znane lepiej od czasu gdy rozpanoszył się koronawirus. Cały sprzęt jest dokładnie czyszczony. Filtruje się również wodę wiertniczą, przepuszczając ją przez kilka cykli ultrafioletowego naświetlania, aby zniszczyć zanieczyszczenia mikrobiologiczne, a następnie podgrzewają ją, aby za pomocą gorącej wody wytworzyć ponad 1000-metrowy otwór w dół, aż do jeziora (1).
Część z tej roztopionej wody z lodu jest usuwana z otworu, tak by, gdy odwiert przebija się do jeziora, woda z jeziora mogła przesuwać się w górę otworu. Wiercenie otworu trwa około 24 godzin, a zespół utrzymujemy go w stanie otwartym przez kilka dni. Pobranie próbki lub penetracja za pomocą kamer może potrwać dwie lub więcej godzin.
Wielki Wostok
Ponad połowa słodkiej wody świata znajduje się na Antarktydzie. Większość jest zamarznięta w masach lodu, zaś pod nimi znajduje się cała złożona sieć zbiorników i cieków wodnych nazywanych jeziorami i rzekami (2).
Woda w stanie ciekłym potrzebuje wyższej temperatury, która tam głęboko pod lodem jest wynikiem złożonego systemu oddziaływań, począwszy od ogromnego ciśnienia mas lodu od góry, obniżającego temperaturę topnienia wody na dole, ciepła geotermalnego z wnętrza naszej planety i być może innych procesów, związanych chemią i biochemią tam zachodzącą, których jeszcze nie poznaliśmy zbyt dobrze.
Węgiel organiczny, ważne źródło pożywienia dla mikroorganizmów, jest obecny w stosunkowo wysokim stężeniu, co wykazały analizy środowiska penetrowanego kilka lat przed Jeziorem Mercera i z nim połączonym jeziorze subglacjalnym Whillansa (3).
Studiowanie środowisk ekstremalnych pod lodami Antarktydy nasuwa hipotezy dotyczące możliwego życia pozaziemskiego lub przypuszczenia co do tego, jak życie ziemskie mogłoby przetrwać w podobnych warunkach. Według naszych obecnych danych, życie w wodach pod lodem na Antarktydzie ma w większości charakter mikrobiologiczny.
Największym i chyba najbardziej znanym z prawie czterystu zidentyfikowanych jezior subglacjalnych na Antarktydzie jest Jezioro Wostok (4). Znajduje się na południowym biegunie zimna, pod rosyjską stacją badawczą Wostok, która ulokowana jest na wysokości 3488 m nad poziomem morza. Z kolei powierzchnia tego słodkowodnego jeziora znajduje się ok. 4000 m pod powierzchnią lodu, co sprawia, że hipotetyczne lustro wody znajduje się ok. 500 m poniżej poziomu morza.
Mierzące 250 km długości, 50 km szerokości w najszerszym miejscu Wostok zajmuje powierzchnię 12 500 km2 co czyni je szesnastym największym pod względem powierzchni jeziorem na świecie. Przy średniej głębokości 432 m ma szacunkową objętość 5400 km3, dzięki czemu jest szóstym co do pod względem objętości. Jezioro jest podzielone kalenicowo na dwa głębokie baseny. Głębokość wody płynnej nad grzbietem wynosi około 200 m, w porównaniu z około 400 m głębokości w basenie północnym i 800 m głębokości w basenie południowym.
Istnienie jeziora subglacjalnego w rejonie stacji Wostok po raz pierwszy zasugerował rosyjski geograf Andriej Kapica na podstawie sondowania sejsmicznego wykonanego podczas radzieckich wypraw na Antarktydę w 1959 i 1964 roku w celu zmierzenia grubości pokrywy lodowej. Dalsze badania prowadzone przez rosyjskich i brytyjskich naukowców doprowadziły w 1993 r. do ostatecznego potwierdzenia istnienia jeziora.
Dzięki pokrywie lodowcowej w środowisku jeziora panują prawdopodobnie paleoklimatyczne warunki sprzed przynajmniej 400 tysięcy lat, chociaż sama woda jeziora mogła być odizolowana nawet od 15 do 25 milionów lat.
W lutym 2012 roku zespół rosyjskich naukowców wykonał najdłuższy w historii odwiert lodowy o długości 3768 m i przebił tarczę lodową nad powierzchnią jeziora. Pierwszy rdzeń świeżo zamarzniętego lodu z wody pochodzącej z jeziora pobrano w styczniu 2013 r. z głębokości 3406 m. Jednak, gdy tylko lód został podczas wiercenia przebity, woda z leżącego pod spodem jeziora trysnęła do otworu, mieszając się z freonem i naftą używaną do zabezpieczenia otworu przed zamarznięciem.
W styczniu 2015 r. wywiercono nowy otwór i uzyskano, jak zapewniają rosyjscy badacze, nieskazitelną próbkę wody. Rosjanie planują docelowo opuścić sondę do jeziora, aby pobrać próbki wody i osadów z dna. Zakłada się, że w warstwie ciekłej jeziora można znaleźć nietypowe formy życia. Ponieważ jezioro Wostok może zawierać środowisko odcięte od lodu na miliony lat, warunki teoretycznie mogą przypominać te panujące w pokrytych lodem oceanach na księżycu Jowisza - Europie oraz na Enceladusie, będącym księżycem Saturna.
Wymiana wody co 13,3 tysiąca lat
Myśl o istnieniu słodkiej wody pod lodowcami Antarktydy wysunął pod koniec XIX w. rosyjski naukowiec Piotr Kropotkin. Twierdził, że ogromne ciśnienie wywierane przez skumulowaną masę tysięcy pionowych metrów lodu może obniżyć temperaturę topnienia w najniższych częściach lodowca do punktu, w którym lód stanie się wodą płynną. Teoria Kropotkina była rozwijana przez rosyjską i radziecką naukę, aż do badań przeprowadzonych na miejscu przez wspomnianego Andrieja Kapicę.
Kiedy na początku lat 70-tych XX wieku brytyjscy naukowcy na Antarktydzie przeprowadzali powietrzne badania radarowe przenikające przez warstwy lodu, wykryli w tym miejscu odczyty radarowe, które sugerowały obecność ciekłego jeziora słodkowodnego pod lodem.
W 1991 r. Jeff Ridley, specjalista w dziedzinie teledetekcji z londyńskiego University College, skierował układ wysokiej częstotliwości satelity ERS-1 w stronę centrum czapy lodowej Antarktydy. Dane z ERS-1 potwierdziły wyniki badań brytyjskich z 1973 roku, ale dane zostały opublikowane w "Journal of Glaciology" dopiero w 1993 roku.
Radar kosmiczny ujawnił, że ten subglacjalny zbiornik słodkiej wody jest jednym z największych jezior na świecie i jednym z około 140 wówczas znanych jezior subglacjalnych na Antarktydzie. Naukowcy rosyjscy i brytyjscy wytyczyli granice tego jeziora w 1996 r., integrując różne dane, w tym obserwacje radarowe z powietrza oraz radarową altimetrię z przestrzeni kosmicznej. Potwierdzono, że jezioro zawiera duże ilości płynnej wody pod ponad 3-kilometrową pokrywą lodową.
W 2005 r. w środkowej części jeziora znaleziono wyspę. Następnie, w styczniu 2006 roku, opublikowano informację o odkryciu dwóch pobliskich mniejszych jezior pod pokrywą lodową. Nazwano je Jezioro 90°E i Sowiecka. Podejrzewa się, że te kolejne jeziora mogą być połączone siecią rzek subglacjalnych. Centre for Polar Observation & Modelling sądzi, iż duża liczba subglacjalnych jezior Antarktydy jest przynajmniej tymczasowo połączonych. Ze względu na różnice ciśnień wody w poszczególnych jeziorach, mogą się w szybkim tempie tworzyć podpowierzchniowe rzeki, przemieszczające duże ilości wody pod masami lodu.
Basen jeziora Wostok jest obiektem tektonicznym pomiędzy pasmem gór Gamburcewa, subglacjalnym pasmem górskim i regionem nazywanym Dome C. Woda jeziora jest uwięziona w "kołysce" składającej się osadów o grubości 70 m, które, jak się przypuszcza zawierają one unikalny zapis klimatu i życia na Antarktydzie przed utworzeniem się pokrywy lodowej. Szacuje się, że woda w jeziorze została zamknięta pod grubą pokrywą lodową około 15 milionów lat temu. Początkowo uważano, że ta sama woda tworzyła jezioro od czasu jego powstania, dając wiek rzędu miliona lat.
Późniejsze badania Robin Bell i Michaela Studingera z Obserwatorium Ziemi Lamont-Doherty na Uniwersytecie Columbia sugerują, że woda w jeziorze cyklicznie zamarza i jest unoszona przez ruch lądolodu Antarktydy, i w warunkach wysokiego ciśnienia jest zastępowana przez wodę z topniejących innych części lądolodu. Szacuje się, że cała objętość tego jeziora jest wymieniana co 13 300 lat, co oznacza, że potencjalne życie w niej przebywające nie jest starsze niż ten okres.
Średnia temperatura wody jest szacowana na około –3°C, jednak pozostaje ona w stanie ciekłym poniżej normalnej temperatury zamarzania z powodu wysokiego ciśnienia mas lodu znajdujących się nad jeziorem. Nie wyklucza się, że od strony dna woda jest ogrzewana przez ciepło geotermiczne z wnętrza Ziemi. Od ekstremalnym mrozów w tym rejonie Antarktydy izoluje je gruba pokrywa lodowa.
Środowisko Jeziora Wostok, według znanych nam danych, jest przesycone azotem i tlenem, w stężeniach ok. 2,5 litra azotu i tlenu na 1 kg wody, czyli pięćdziesiąt razy więcej niż zwykle spotykane w zwykłych słodkowodnych jeziorach na powierzchni Ziemi. Uważa się, że sama masa kontynentalnej pokrywy lodowej wywołująca ciśnienie o wysokości około 345 barów ma wpływ na tak wysokie stężenie wspomnianych gazów. Tlen i inne gazy nie tylko rozpuszczają się tam w wodzie, ale także są więzione w strukturach zwanych klatratami, co wygląda jak grudki lodu lub zamarzniętego śniegu.
W kwietniu 2005 r. niemieccy, rosyjscy i japońscy badacze ogłosili, że w jeziorze występują przypływy. W zależności od położenia Słońca i Księżyca, powierzchnia jeziora podnosi się o około 12 mm. Na wschodnim wybrzeżu jeziora występuje magnetyczna anomalia o wielkości 1 mikrotesli, rozpościerająca się na obszarze 105 na 75 km. Naukowcy stawiają hipotezę, że anomalia może być spowodowana rozrzedzeniem skorupy ziemskiej w tym miejscu.
Rosjanie się dowiercili ale zanieczyścili
Naukowcy pracujący na stacji Wostok wydobyli w 1998 roku jeden z najdłuższych rdzeni lodowych na świecie. Połączony zespół rosyjski, francuski i amerykański wywiercił i przeanalizował rdzeń o długości 3623 m. Wiek próbek lodu z rdzeni wywierconych w pobliżu powierzchni jeziora oceniono na 420 000 lat. Jednak wiercenie zostało celowo wstrzymane około 100 m ponad domniemaną granicą między lądolodem a ciekłymi wodami jeziora.
Miało to zapobiec zanieczyszczeniu jeziora freonem i naftą, które zabezpieczały odwiert przed zamarznięciem. W wydobytym rdzeniu z lodu, który, jak się przypuszcza, powstał z zamarzniętej wody jeziora w dolnych partiach lądolodu, znaleziono ekstremofilne mikroorganizmy, co sugerowałoby, że woda jeziora podtrzymuje życie. Naukowcy przypuszczają, że jezioro może zawierać unikatowe siedlisko starożytnych bakterii z izolowanym basenem genów drobnoustrojów o cechach rozwiniętych być może nawet 500 000 lat temu.
W rdzeniu lodowym wydobytym znad Jeziora Wostok, znaleziono m.in. żywe mikroorganizmy hydrogenophilus thermoluteolus. Są to gatunki znane również z powierzchni. Odkrycie sugerowało obecność głębokiej biosfery wykorzystującej system geotermalny skały macierzystej. Optymizmem napawał fakt, że życie mikrobiologiczne w jeziorze może być możliwe pomimo wysokiego ciśnienia, zimna, niskiej dostępności składników odżywczych, potencjalnie wysokiego stężenia tlenu i braku światła słonecznego. Takich warunków spodziewamy się pod lodami księżyca Europa, Enceladus i w innych podobnych światach Układu Słonecznego.
W styczniu 2011 roku szef rosyjskiej ekspedycji na Antarktydzie, Walerij Łukin, ogłosił, że jego ekipa ma do przewiercenia już tylko 50 m do powierzchni wody w Jeziorze Wostok. Następnie naukowcy przestawili się na nową głowicę do wiercenia termicznego z "czystym" płynem silikonowym, aby wiercić przez resztę drogi do Wostoka. Zapowiedzieli, że zatrzymają się tuż nad nią, gdy czujnik na wierceniu termicznym wykryje płynną wodę. W tym momencie wiertło miało zostać zatrzymane i wydobyte z otworu. Usunięcie wiertła obniżyłoby ciśnienie pod nim, wciągając wodę do otworu, który miał zostać pozostawiony do zamarznięcia, tworząc korek z lodem w dnie otworu.
Wiercenie zostało przerwane 5 lutego 2011 r. na głębokości 3 720 m, aby zespół badawczy mógł zrzucić lód przed rozpoczęciem zimowego sezonu antarktycznego. Badacze pozwolili, aby pędzące wody jeziora zamarzły w otworze wiertniczym, a kilka miesięcy później pobrali próbki rdzenia lodowego tego nowo powstałego lodu i wysłali do Laboratorium Glacjologii i Geofizyki Środowiskowej w Grenoble we Francji do analizy.
Zespół kierowany przez Scotta O. Rogersa przeprowadził sekwencjonowanie kwasu nukleinowego (DNA i RNA). Naukowcy znaleźli 3507 unikalnych sekwencji genów, z czego około 94 proc. pochodziło od bakterii, a 6 proc. od organizmów eukariotycznych. Na ogół taksony były podobne do opisywanych wcześniej organizmów z jezior, słonawych wód, środowisk morskich, gleby, lodowców, lodu, osadów jeziornych, głębinowych osadów termicznych, zwierząt i roślin. Występowały sekwencje z organizmów tlenowych, beztlenowych, psychrofilnych (zimnolubnych), termofilnych, halofilnych, alkalifilnych, kwasofilnych, wysuszających, autotroficznych i heterotroficznych, w tym szereg eukariontów wielokomórkowych.
Jednak mikrobiolog David Pearce z Uniwersytetu Northumbria w Newcastle w Wielkiej Brytanii stwierdził, że odkryte w rdzeniu DNA może być po prostu skażeniem, które miało miejsce podczas procesu wiercenia, a nie materiałem reprezentatywnym dla samego jeziora Wostok. Stare odwierty lodowe zostały wykonane jeszcze w latach 90-tych w poszukiwaniu danych na temat dawnego klimatu Ziemi, a nie życia, więc sprzęt wiertniczy nie był dokładnie wysterylizowany.
Również Sergiej Bułat, badacz Jeziora Wostok z Petersburskiego Instytutu Fizyki Jądrowej w Gaczinie w Rosji, wyraził wątpliwość, by którakolwiek z komórek lub fragmentów DNA w próbkach należała do organizmów, które mogłyby faktycznie istnieć w subglacjalnym jeziorze. Twierdzi on, że jest bardzo prawdopodobne, iż próbki te są silnie zanieczyszczone tkanką i mikrobami ze świata zewnętrznego.
Naukowcy zidentyfikowali 255 rodzajów zanieczyszczeń, ale znaleźli również nieznaną bakterię, pobraną podczas pierwszego wiercenia w 2012 r., nie pasującą do żadnych międzynarodowych baz danych, i mieli nadzieję, że może to być unikalny mieszkaniec jeziora Wostok. Jednak Władimir Korolew, kierownik laboratorium w tej samej instytucji, powiedział, że bakteria może być zanieczyszczeniem, które wykorzystuje naftę, środek zapobiegający zamarzaniu, używany podczas wiercenia, jako źródło energii. Krytycy twierdzą, że nie można uzyskać żadnych cennych informacji, dopóki nie będą mogli przetestować czystych próbek wody z jeziora, nieskażonej płynem wiertniczym.
W styczniu 2015 roku prasa rosyjska podała, że rosyjscy naukowcy wykonali nowy "czysty" otwór w lodzie nad Wostokiem za pomocą specjalnej 50-kilogramowej sondy, która miała pobrać jeden litr wody nie zafałszowanej płynem anty-zamarzającym. Przewidywano, że woda podniesie się 30-40 m w dolnej części otworu, ale w rzeczywistości woda podniosła się z jeziora na wysokość ponad 500 m. W październiku tego samego roku prace zostały zawieszone na to południowe lato z powodu niewystarczających środków finansowych rządu federalnego Rosji.
Podejmowanie wierceń z wykorzystanie nafty i freonu, których Rosjanie użyli do tej pory łącznie kilkadziesiąt ton, jest krytykowane przez niektóre grupy ekologiczne i naukowców, uważających, że wiercenia metodą gorącej wody mają bardziej ograniczony wpływ na środowisko. Główną obawą jest to, że jezioro może zostać skażone środkiem zapobiegającym zamarzaniu, którego używali Rosjanie, aby nie dopuścić do ponownego zamarznięcia otworu wiertniczego.
Naukowcy z amerykańskiej Narodowej Rady Badań Naukowych (United States National Research Council) przyjęli stanowisko, że należy założyć, iż w jeziorze Wostok istnieje życie mikrobiologiczne i że po tak długiej izolacji wszelkie formy życia w jeziorze wymagają ścisłej ochrony przed skażeniem. Koalicja Antarktyczna i Koalicja na rzecz Oceanu Południowego twierdziła, że rosyjski sposób wiercenia jest błędem, który zagraża jeziorom subglacjalnym na Antarktydzie (które w przekonaniu niektórych naukowców są powiązane z Jeziorem Wostok).
Szef wierceń z lat 2011-12 Łukin twierdzi, że wiercenia gorącą wodą są znacznie bardziej niebezpieczne dla fauny mikrobiotycznej, gdyż zagotowałyby gatunki żywe, a także naruszyłyby całą strukturę warstw wody jeziora. Dodatkowo wiercenia gorącą wodą wymagałyby więcej mocy, niż rosyjska ekspedycja mogłaby wytworzyć w swojej bazie.
Mniejsze i łatwiej dostępne jeziora
Choć Jezioro Wostok kusi swoim ogromem i tajemnicą, zdrowy rozsądek nakazuje, by zacząć eksplorację od bardziej dostępnych, mniejszych zbiorników. I to jest motto programu SALSA, od którego zaczęliśmy.
Jezioro Mercer zostało spenetrowane przez zespół SALSA na początku 2019 r. Nie jest to łatwe zadanie. Robią to za pomocą wiertarki do gorącej wody, specjalnie zaprojektowanego węża, 10-litrowej butli (5) do pobierania próbek wody, urządzeń do korygowania osadów w czasie krótkiego zwykle tygodniowego okresu letniej pogody polarnej, w którym mróz może być niższy niż -20 stopni.
Badania prowadzi zespół amerykańskich naukowców pod kierownictwem dr Johna Priscu z amerykańskiego Uniwersytetu w Montanie (6). Roztopiona woda z górnych warstw lodu jest usuwana z otworu, a gdy wiertło przebija się do basenu jeziora, woda z niego przesuwa się w górę do otworu. Gorąca z układu wiertniczego musi być ściśle odizolowana od wody jeziora, aby utrzymać próbki i jezioro w czystości.
Uroczystym momentem dla pracujących w ramach projektu naukowego Subglacial Antarctic Lakes Scientific Access (SALSA), którzy rozpoczęli wiercenia wieczorem 23 grudnia 2018 r. a 26 grudnia, było dowiercenie się do głębokości 1084 metrów, gdy skończył się lód Antarktydy a zaczęło się subglacjalne Jezioro Mercera. Warto przypomnieć, że w 2013 roku w dużym stopniu ten sam zespół naukowców przebił się przez 800 metrów lodu, aby dotrzeć do Jeziora Whillansa (7).
Przebicie się przez tak gęsty lód nie jest łatwym zadaniem. Samo "wiercenie" polega na wykorzystaniu dyszy o wielkości ołówka, która rozpyla rozgrzaną wodę pod ogromnym ciśnieniem. Tylko po to, aby dysza zadziałała, potrzeba prawie 500 ton sprzętu - w tym do podtrzymywania życia naukowców. Wszystko to zostało przetransportowane przez płaską przestrzeń z stancji McMurdo, a wyprawa ta trwała dwa miesiące. Duża część tego sprzętu ma za zadanie utrzymanie czystości. Cały sprzęt jest odkażany nadtlenkiem wodoru. Woda do podgrzania i wykorzystania w odwiercie była poddawana dodatkowej sterylizacji promieniami UV, zanim została skierowana do otworu. Została również przefiltrowana w celu usunięcia 99,9 proc. zanieczyszczeń a trakcie procesu poddawana była wielokrotnym testom na czystość.
Ma powierzchnię około 59 kilometrów kwadratowych. Przykryte jest lodem o grubości 800 metrów. Temperatura wody jeziora wynosi około –0,5°C. Jezioro znajduje się 700 km od największej stacji polarnej Antarktyki, amerykańskiej bazy McMurdo. Jest położone w niecce ukrytej pod strumieniem lodowym (Whillans Ice Stream) na Wybrzeżu Siple’a, spływającym w kierunku Lodowca Szelfowego Rossa. Jezioro wypełnia duża ilość osadów, pochodzących z erozji podłoża przez lodowiec, przez co w miejscu odwiertu ma ono głębokość 1,5 m zamiast przewidywanych ok. 10 m. Ma ono połączenie z innymi okolicznymi jeziorami przez rzeki płynące pod lodowcem, które mogły nanieść do niego te osady. Woda z Jeziora Whillansa najprawdopodobniej odpływa przez taką rzekę ku Morzu Rossa, do którego uchodzi pod lodowcem szelfowym. Jezioro przed wierceniem było badane metodami geofizycznymi, obejmującymi wykonanie profili radarowych i sejsmicznych, w sezonie letnim 2010/11 i 2011/12. Wiercenia zostały wykonane w sezonie letnim 2012/13, w ramach programu naukowego Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling (WISSARD). 27 stycznia 2013 naukowcy przebili się przez pokrywę lodową docierając bezpośrednio do jeziora; zgodnie z planem woda z jeziora, będąca pod wysokim ciśnieniem, wpłynęła do odwiertu i wypełniła jego dolne 30 m. Dzień później z jeziora pobrano pierwsze próbki. W amerykańskiej ekspedycji brał udział polski glacjolog profesor Sławomir Tułaczyk. Do jeziora została spuszczona sonda opracowana przez NASA, która przeprowadziła pierwsze obserwacje w wodach jeziora podlodowcowego.
A więc ostatecznie udało się przewiercić, pobrać próbki, wysłać kamery do sfilmowania podlodowego jeziora. Okazuje się, że to, co tam jest, to głównie woda, skała, osady i mikroorganizmy. Wiele z różnorodnych bakterii i archaicznych organizmów zamieszkujących jezioro jest samowystarczalnych. Robią sobie pożywienie wykorzystując energię z reakcji redukcji żelaza, siarki i związków azotu znajdujących się w jeziorze, tak jak rośliny i glony na powierzchni Ziemi wytwarzają pożywienie wykorzystując energię słoneczną. Wszystko tam dzieje się niejako w zwolnionym tempie.
Szacuje się, że na podział mikroby tamtejsze potrzebują średnio 196 dni. W laboratorium, bakterie E. coli dzielą się co 20 minut. Szacowane tempo wzrostu jest co najmniej 10 razy niższe niż obserwowane w powierzchniowych basenach wodnych Antarktydy lub w oceanie.
Jezioro Mercera być może nie jest pierwszym odkryciem, ale uznaje się jego badania za niezwykle ważne. Analiza jego zawartości jest niezbędna, jeśli chcemy zrozumieć, jak przemieszcza się woda pod lodami Antarktydy i jak to wpływa na transport węgla organicznego i inne procesy biologiczne.
Wody z Jeziora Mercera trafiają ostatecznie do Morza Rossa. Przyjmuje się, że osady w jeziorze Mercer są stosunkowo ubogie w węgiel organiczny w porównaniu z osadami w Jeziorze Whillansa. To drugie, ale pierwsze eksplorowane bezpośrednio (8) jezioro subglacjalne, znajduje się bliżej wybrzeża Antarktydy, skąd otrzymuje materię organiczną z obszaru, w którym lodowiec styka się z oceanem.
Jezioro Mercera znajduje się bardziej w głębi lądu, więc większość zawartego w nim węgla może pochodzić ze starych źródeł w podłożu skalnym i z lodowych strumieni. Seria badań geochemicznych pomoże nam określić wiek i rodzaj obecnej materii organicznej, dając jednocześnie wyraźniejszy obraz historycznych zmian w tym regionie.
Obecność metanu (CH4) w układach subglacjalnych może być silnym wskaźnikiem aktywności mikrobiologicznej. Proces beztlenowego (prowadzonego przy braku tlenu) metabolizmu zwanego metanogenezą może być odpowiedzialny za stosunkowo wysokie poziomy metanu obserwowane w niektórych starych osadach subglacjalnych. Procesy geologiczne mogą jednak również wytwarzać CH4. Ten termogeniczny CH4 jest trudny do odróżnienia od metanu produkowanego przez mikroorganizmy. Porównanie poziomu metanu z zawartością materii organicznej określi zdolność podłoża do wspomagania metabolizmu mikrobiologicznego i ewentualnie rozróżni metan termogeniczny i produkowany biologicznie.
Jezioro subglacjalne na Antarktydzie pod taflą lodu o grubości 1067 m. Jego istnienie, jak się ocenia, ma wpływ na wysokie ryzyko załamania się pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej na skutek globalnego ocieplenia. Badania sugerują, że jezioro subglacjalne Mercer, podobnie jak inne jeziora subglacjalne, wydaje się być powiązane ze zjawiskami odpływu wody z innych zbiorników a samo z kolei napełnia kolejne. Odkryła je w 2007 roku przypadkowo Helen Amanda Fricker z Instytutu Oceanografii Scrippsa, analizując dane z radaru satelitarnego. Nazwa jeziora pochodzi od nazwy strumienia lodowego Mercer Ice Stream, pod którą znajduje się to jezioro. John Mercer był glacjologiem z Ohio State University. Pod koniec 2018 zespół SALSA dotarł do powierzchni jeziora a kilka miesięcy później przedstawił wyniki badań. Próbki wody w jeziorze zawierają wystarczającą ilość tlenu, aby utrzymać zwierzęta wodne, a bakterie są w niej obecne z gęstością co najmniej 10 tys. komórek na mililitr. Inne starożytne organizmy wyodrębnione z osadów to skorupy okrzemków (glony fotosyntetyczne) oraz rośliny lub grzyby przypominające nitki. Znaleziono również szczątki organizmów wielokomórkowych ale ich pochodzenie jest na razie niewyjaśnione
W Jeziorze Mercera znaleziono nie tylko bakterie i inne rodzaje mikrobów. Naukowcy odkryli w osadach również organizmy wielokomórkowe, szczątki skorupiaków a także niesporczaki. Wzbudziło to zaskoczenie, bo bardziej złożonych niż jednokomórkowce organizmów się raczej nie spodziewano.
Do ustalenia jest czy takie organizmy w tych środowiskach żyją, czy zostały przetransportowane z innego miejsca, np. przez masy przemieszczającego się lodu. Gdyby jednak były to rdzenne organizmy, to oznaczałoby, że skala życia pod antarktycznym lodem jest większa niż myśleliśmy a to zaostrza apetyt na kolejne badania.
Mirosław Usidus
