Bí ẩn thế giới về hồ Vostok ở Nam Cực

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Nga thực tế đã đóng băng việc khoan mới ở hồ Vostok ở Nam Cực dưới băng, và vào đúng thời điểm nước này gần nhất với việc phát hiện ra sự sống địa phương.

Chúng ta đều biết rằng sau khi khoan ở độ sâu của hồ Vostok ở Nam Cực, chúng ta đã tìm thấy dấu vết của một loại vi khuẩn cực kỳ bất thường. Các nhà khoa học nước ngoài cho rằng có rất nhiều sinh vật đa bào kỳ lạ trong hồ. Các đồng nghiệp trong nước của họ bác bỏ quan điểm này, nhưng họ cũng tin rằng việc tiếp tục nghiên cứu của ông sẽ mang lại nhiều điều mới mẻ - và sẽ giúp họ có thể hiểu được cuộc sống ở các thế giới khác trong hệ mặt trời sẽ như thế nào. Điều này sẽ không xảy ra trong tương lai gần: công việc chính tại Vostok, thật không may, đã bị dừng lại. Nếu ai đó phát hiện ra hồ như vậy, thì đó có thể là công lao của các nhà nghiên cứu nước ngoài - và điều đó sẽ xảy ra rất sớm.

Hồ Vostok là một hồ chứa lớn có dung tích 6.000 km khối, gấp nhiều lần ở Ladoga. Ngoài ra, phía Đông là vùng cận băng, ở độ sâu gần 4 km, đó là lý do tại sao áp suất ở đó lên tới 400 atm, và oxy và nitơ không thể đi ra ngoài khi tiếp xúc với khí quyển. Nước của hồ bão hòa với chúng là một môi trường độc đáo, nên là hồ chứa bất lợi nhất cho sự sống trên Trái đất. Nhưng, bất chấp điều này, vẫn có sự sống ở đó - ít nhất, đây là ý kiến của một số nhà khoa học Nga và Mỹ, những người đã nghiên cứu kết quả khoan của nó. Mặc dù ước tính của các nhà nghiên cứu từ hai quốc gia này về khả năng sinh sống của nó khác nhau hoàn toàn, nhưng họ đều tin rằng họ đã tìm thấy dấu vết của cuộc sống địa phương.

Vào tháng 4 năm 2017, đã diễn ra buổi công chiếu bộ phim "Hồ Vostok. Ridge of Madness", kể về những điều kiện hết sức khó khăn mà các nhà khoa học và thám hiểm vùng cực của Nga đã đạt được những kết quả rất quan trọng trong việc tìm kiếm sự sống dưới lớp băng dày vài km ở Nam Cực. Bộ phim vẫn đang thu thập các giải thưởng quốc tế, nhưng lịch sử gắn liền với nó và quan trọng hơn bất kỳ giải thưởng nào. Ông nêu ra chủ đề về việc thực tế ngừng khoan sâu ở hồ Vostok bởi các lực lượng của trạm địa cực cùng tên. Thiếu kinh phí đã ngăn cản việc thực hiện các bước tiến lớn kể từ năm 2015. Và bây giờ số người ở nhà ga ít hơn vài lần so với lúc cao điểm làm việc. Từ điều này, thực tế không có hy vọng về một khám phá tuyệt vời về cuộc sống địa phương dưới lớp băng. Đã đến lúc nhìn lại lịch sử của ngành khoan, để hiểu những gì đã đạt được ở đó và những gì - nhờ vào tình trạng "đóng băng" công việc hiện tại - sẽ không đạt được.

Có hai quan điểm về việc ai chính xác sống dưới lớp băng giữa nhà ga Vostok và hồ nước cùng tên. Một trong số họ là người Mỹ, người còn lại là người Nga. Kết quả đầu tiên dựa trên kết quả khoan nông hơn mà Hoa Kỳ đã thực hiện trong khu vực vào những năm 1990. Sau đó, họ chỉ lấy được lớp băng trên hồ - lớp băng hình thành từ nước của nó, dần dần dâng lên và đóng băng. Dựa trên kết quả phân tích các mẫu của mình, nhóm nghiên cứu phương pháp phân tích của Scott Rogers đã tìm thấy có trình tự gen của 1.623 loài! Sáu phần trăm trong số chúng thuộc về những sinh vật khá phức tạp - sinh vật nhân chuẩn, những sinh vật có nhân tách biệt được bao quanh bởi một bức tường. Thứ gì đó phức tạp đến mức ít được mong đợi nhất có thể được nhìn thấy ở độ sâu vài km.

Hơn nữa, một trong những loại vi khuẩn, có lẽ được tìm thấy theo cách này, chỉ sống trong ruột của cá - nó chỉ đơn giản là không xảy ra riêng biệt với chúng. Trình tự gen điển hình của luân trùng và động vật thân mềm cũng được tìm thấy. Từ điều này, nhóm người Mỹ kết luận rằng trong số những cư dân của hồ Vostok có thể có những sinh vật cực kỳ phức tạp, thậm chí cả cá và động vật giáp xác. Theo một giả thuyết, hồ ở dạng hồ chứa hở đã tồn tại hàng chục triệu năm và chỉ có 14-15 triệu cuối cùng là bị băng che khuất.

Điều này có nghĩa là, các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết, rằng cá và động vật giáp xác địa phương có nhiều thời gian để dần dần thích nghi với điều kiện cận băng. Ngoài ra, nếu chúng ở đó, chúng có thể làm cho các điều kiện khắc nghiệt của phương Đông bớt khắc nghiệt hơn. Các sinh vật thở oxy có thể tiêu thụ lượng oxy dư thừa đi vào hồ cùng với băng. Sau đó, ở độ sâu của hồ, có thể không có dư lượng khí này - một chất oxy hóa mạnh, bên cạnh đó cuộc sống không dễ dàng - có thể không có.

Các nhà khoa học Nga, đứng đầu là Sergei Bulat, đã phản ứng cực kỳ lạnh lùng trước phát hiện này. Họ đã chỉ ra khá đúng rằng việc khoan được thực hiện bằng cách sử dụng chất lỏng kỹ thuật bị nhiễm đất thông thường và các vi khuẩn khác. Thực tế không thể phân biệt ô nhiễm bên ngoài với "cư dân địa phương" nếu không sử dụng "khoan sạch". Các nhà nghiên cứu trong nước tin rằng trong điều kiện như vậy chỉ có thể nói về cuộc sống "phương Đông" thực sự nếu trình tự gen được tìm thấy hoàn toàn khác với bất cứ thứ gì.

Và các chuyên gia của Viện Vật lý Hạt nhân St. Nó xa lạ với họ đến nỗi người ta thậm chí không thể xếp nó vào một số nhóm vi khuẩn. 14% gen của cô không được tìm thấy ở bất kỳ loài nào khác đã biết. Như Sergei Bulat đã nói vào thời điểm đó, DNA này không giống bất cứ thứ gì khác đến nỗi "nếu nó được tìm thấy trên sao Hỏa, chắc chắn họ sẽ tuyên bố rằng đây là sự sống từ sao Hỏa. Mặc dù nó là DNA trên cạn."

Tuy nhiên, đây là những vi khuẩn, đơn giản, đơn bào, không có "chuông và còi" và phức tạp không cần thiết. Các gen của một thứ gì đó bất ngờ và thậm chí phức tạp hơn, nhưng đồng thời khác với các loài trên cạn, vẫn chưa được tìm thấy trong các mẫu băng. Vì vậy, theo ý kiến của các nhà khoa học, các sinh vật nhân chuẩn và thậm chí cả những sinh vật đa bào như cá vẫn bị hủy bỏ ở đó. Điều này có thể không tệ. Cá, sống không có ánh sáng và nguồn cung cấp chất dinh dưỡng từ trên cao, nên rất xa lạ với mọi thứ mà chúng ta biết rằng, trên thực tế, chúng sẽ không khác mấy so với bất kỳ "người đàn ông xanh" nào trong câu chuyện của các nhà uf học sáng tạo.

Câu hỏi về việc liệu có các sinh vật đa bào ở phương Đông hay không hoàn toàn không phải là vấn đề được đặt ra. Gần đây, các nhà khoa học đã biết được rằng các sinh vật đa bào - đặc biệt là nấm - bằng cách nào đó có thể tồn tại một cách bí ẩn sâu dưới đáy biển. Áp suất ở đó thậm chí còn cao hơn ở hồ dưới băng. Rõ ràng, bằng cách nào đó, nấm sống chung với vi khuẩn chemoautotroph, chúng hút năng lượng từ vật chất vô cơ do quá trình oxy hóa của nó. Các hợp chất sắt bị oxy hóa không hiệu quả, ví dụ, trong thành phần của olivin, đóng vai trò như "nhiên liệu" cho sự sống sâu như vậy. Vi khuẩn "đốt cháy" nó bằng oxy và lấy nước.

Và vào cuối tháng 4 năm 2017, người ta biết rằng nấm đa bào thuộc loại được mô tả có thể tồn tại dưới đáy biển trong 2,4 tỷ năm. Hơn nữa, chúng còn phát sinh trước cả khi khí quyển bão hòa với oxy. Có nghĩa là, trái ngược với những quan điểm đã có từ trước, sự sống đa bào và phức tạp không cần bầu khí quyển oxy hoặc các điều kiện thuận lợi trên bề mặt hành tinh. Nếu đây là trường hợp của hàng tỷ năm trước, thì có lẽ ngay cả ngày nay trong hồ dưới băng cũng có những sinh vật phức tạp hơn vi khuẩn - và nhiều hơn thế nữa.

Hãy giả sử trong giây lát rằng mọi thứ có thể diễn ra theo cách đó. Sau đó, tầm quan trọng của khám phá này vượt xa hiểu biết của chúng ta về cuộc sống trần thế. Thực tế là ruột của Sao Hỏa, Titan, Enceladus, Europa, Ceres và nhiều thiên thể khác của hệ thống cũng có một chỏm băng ở trên, nước ở dưới và áp suất cao. Chúng giống với các điều kiện của phương Đông đến mức kết luận tự đưa ra: nếu sự sống phức tạp được tìm thấy dưới lớp băng ở Nam Cực, thì khó có thể loại trừ sự hiện diện của nó trong các thế giới khác của hệ mặt trời.

Thoạt nhìn, có vẻ như vấn đề chính của sự sống dưới băng ở Nam Cực là lạnh. Trong thực tế, điều này có thể không phải là trường hợp nào cả. Có, các lớp trên của hồ được làm mát đến âm 3 độ C. Nếu không có áp suất trên 350 atm, sẽ có băng ở vị trí của chúng, chỉ là nó không cho phép nước lạnh như vậy đóng băng. Tuy nhiên, rất có thể, các tầng dưới của hồ có nhiệt độ khắc nghiệt hơn nhiều.

Trong lớp băng cao hơn mặt hồ một trăm hoặc hai mét, chúng tôi đã tìm thấy Hydrogenophilus thermoluteolus, một loại vi khuẩn ưa nhiệt. Mặc dù nó khá phổ biến ở đó "về ngoại hình" (gen giống với các mẫu đã biết khác), nhưng rất khó để quy nó là do ô nhiễm bên ngoài. Và không chỉ bởi vì vi khuẩn ưa nhiệt ở Nam Cực sẽ là một chất gây ô nhiễm khá lạ. Quan trọng hơn, trước khi băng qua phía Đông, nó chỉ có thể được tìm thấy trong các suối nước nóng. Bề ngoài, cô ấy không có gì nhiều để làm - cô ấy sống bằng cách oxy hóa hydro tích tụ nơi nước nóng tiếp xúc với đá.

Một "chất ô nhiễm" như vậy gần như chắc chắn không thể đi vào dầu hỏa hoặc freon được sử dụng trong quá trình khoan từ Nga hoặc các khu vực khác trên thế giới. Việc sản xuất các chất như vậy không nằm ở suối nước nóng. Trên cơ sở này, các nhà khoa học Nga và Pháp cho rằng các nguồn giống nhau ẩn dưới đáy hồ dưới băng, qua đó, ngoài nước nóng, các dòng hydro, đóng vai trò là cơ sở cho sự sống hóa trị.

Nói chung, Hydrogenophilus thermoluteolus không phải là cực đoan lớn nhất đối với những người sống gần nước nóng. Những người như cô sống và phát triển ở nhiệt độ 40-60 độ C. "Khó khăn" nhất trong số đó là các sinh vật đơn bào được sắp xếp đơn giản hơn, vi khuẩn cổ, có nhiệt độ lên tới 122 độ C. Tuy nhiên, cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm thấy dấu vết của vi khuẩn cổ trong lớp băng phía trên hồ hoặc trong các mẫu từ nó. Vì vậy, nếu nó nóng ở dưới cùng, thì không quá mức, không quá nhiệt độ sôi tại đó vi khuẩn chết.

Vài năm trước, việc khoan sâu vào nước hồ bắt đầu chậm lại. Để đến độ sâu như vậy, một mũi khoan là không phù hợp: nước tan chảy từ băng nhanh chóng đóng băng. Nó được thay thế bằng dầu hỏa hoặc freon không đóng băng. Nhưng nếu những chất lỏng như vậy - có thể có rất nhiều vi khuẩn - xâm nhập vào nước của hồ, sẽ rất khó để hiểu ai trong số những người được tìm thấy trong quá trình khoan là thổ dân và ai là người ngoài hành tinh. Các nhà nghiên cứu Nga từ lâu đã đi đến kết luận rằng trên lớp băng dài hàng chục mét cuối cùng, và thậm chí nhiều hơn nữa trong chính hồ, về cơ bản cần có các công nghệ khác nhau để loại trừ sự tiếp xúc giữa nước hồ và chất lỏng bên ngoài.

Than ôi, điều này có nghĩa là cần có thiết bị khoan mới. Và việc tạo ra nó - trái ngược với việc khai thác trước đó - đòi hỏi tiền bạc, mặc dù không có nghĩa là ở quy mô vũ trụ. Vì vậy, đâu đó trong năm 2015, tiến độ công việc tiếp tục bị chậm lại nghiêm trọng. Bộ phận “nhàm chán” nhân sự của trạm giờ chỉ còn vài người, một thời để triển khai nhiệm vụ này, nhân sự của trạm đã lên tới hàng chục người.

Những gì đã xảy ra rất có thể xảy ra như thể, sau tháng 10 năm 1957, Khrushchev đột nhiên nói rằng việc phóng vệ tinh rất tốn kém và không cung cấp kinh phí cho tất cả các chuyến bay vào không gian khác. Các nhà khoa học Nga đã tìm ra ứng cử viên sáng giá nhất cho sự sống bất thường đối với một hồ nước dưới băng nằm ở độ sâu hàng km. Hồ này, như nhiều người tin rằng, được kết nối bởi các kênh dưới bề mặt với các hồ địa phương khác - và có hàng chục trong số đó ở Nam Cực, Vostok chỉ đơn giản là lớn nhất. Và đột nhiên, thay vì tiếp tục làm việc, tìm kiếm vi khuẩn mới hoặc thậm chí là các sinh vật đa bào, chúng ta đột nhiên từ bỏ cuộc đấu tranh của chính mình.

Logic đằng sau quyết định này là dễ hiểu. Khrushchev không thể nói "chơi xung quanh và như vậy là đủ" - anh ta sẽ mất mặt vì áp lực cạnh tranh từ Hoa Kỳ. W. Brown đã ở đó với giấc mơ về mặt trăng, và việc từ chối bay sẽ khiến Liên Xô rơi vào tình thế khó chịu. Thật không may, những người Mỹ ác tâm không vội vàng cạnh tranh với chúng tôi về hướng khám phá cuộc sống kỳ lạ nhất trần gian. Đối với điều này, Hoa Kỳ chỉ đơn giản là không có một trạm địa cực ngay trên hồ. Kết quả là, tình hình có thể trở nên đình trệ lâu dài trong nỗ lực của chúng ta theo hướng này.

Tuy nhiên, NASA chỉ đang nghĩ đến các phương pháp khoan hàng km băng ở châu Âu. Có lẽ họ sẽ nghĩ đến việc thử nghiệm một tổ hợp khoan di động ở cùng phía Đông. Khi đó, có thể ưu tiên trong việc khám phá sự sống khắc nghiệt nhất dưới lớp băng sẽ là với người khác.