Le lac Vostok, situé à proximité immédiate du pôle géomagnétique sud de la Terre, est peut-être l'un des derniers mystères sérieux de notre monde. L'eau du lac, capturée dans les glaces pendant 20 à 14 millions d'années! retour, a sauvé un "instantané" d'information de l'état préhistorique de la planète Terre. Et cela signifie que les gens ont la possibilité de se pencher sur un passé si lointain, dont ils n'ont pas osé rêver. Par exemple, par l'état de l'eau, il sera possible de juger de la composition de l'atmosphère ancienne, processus volcaniques qui ont secoué la planète au début de la période quaternaire. Et même sur les formes de vie les plus anciennes.
À ce jour, 45 États ont leurs stations en Antarctique et mènent des travaux scientifiques actifs. Et les Russes ont la palme dans la découverte de la «relique» sous-glaciaire, à savoir le navigateur de pavillon du détachement d'aviation de la 4e expédition antarctique soviétique R. V. Robinson. Lui, comme d'autres pilotes qui ont volé plus tard de la station de Mirny à la région de la station de Vostok, a vu de très grandes zones de la surface, qui différaient fortement des autres et étaient classiquement appelées «lacs».
Ils se rencontraient toujours aux mêmes endroits, donc ils étaient même utilisés pour la navigation. Mais personne ne l'a pris au sérieux. Le même sort attendait l'hypothèse du célèbre glaciologue I. A. Zotnikov (aujourd'hui membre correspondant de l'Académie des sciences de Russie, docteur en sciences géographiques), qui suggérait la possibilité de fondre l'épaisseur du glacier antarctique au cours de son déplacement.
Il semblerait, de quel genre de lac pouvons-nous parler lorsque la température moyenne en Antarctique atteint -57 ° C. L'eau gèle à cette température sans aucun doute. Cependant, le fait est que le lac n'est pas situé en surface, mais sous une couche de glace de 4 kilomètres. Pour dire la vérité, même lorsque ces plaines plates ont été découvertes par les pilotes, ils les ont appelés lacs pour une surface qui ressemble à un lac d'une hauteur. Il se trouve que c'est au-dessus d'un tel lac, sans le savoir, qu'en 1957, les participants de l'expédition polaire soviétique installent la station Vostok (le lac porte le même nom en 1993).
Même A. Kapitsa, alors géographe novice, puis académicien, ayant reçu un signal réfléchi non standard lors des sondages sismiques en 1959 et 1964, n'osa pas faire une supposition aussi audacieuse. Le signal a donné deux pics de réflexion au lieu d'un - à 3730 et 4130 m. De là, il s'est avéré que l'épaisseur du glacier s'étend jusqu'à une profondeur de 3730 m, et le substrat rocheux de l'Antarctique commence à une profondeur de 4130 m. Les scientifiques ont ensuite expliqué la forme mystérieuse du signal par les roches sédimentaires se trouvant sous la glace.
Maintenant, ils ont découvert avec certitude que les ondes sismiques "trébuchaient" non pas sur des dépôts sédimentaires, mais sur une colonne d'eau de 400 mètres. Et dans les années 1970, le Scottish British Polar Institute a réalisé un vaste programme de vols aériens avec des ondes radio sondant les glaciers de l'Antarctique central. Sur les bandes sonores radio, les itinéraires traversaient à certains endroits des zones où les reflets sous la glace avaient un caractère assez particulier. Il a été possible de faire l'hypothèse que c'était à ces endroits que les lignes de vol traversaient de grandes accumulations d'eaux sous-glaciaires, qui étaient alors, dans les années 1970, appelées lacs sous-glaciaires. Et le lac, au-dessus duquel se trouvait la station Vostok, portait son nom. Mais tout cela n'était encore qu'une hypothèse scientifique.
Et ce n'est qu'au début des années 1990, lorsque les scientifiques ont obtenu des données d'altimétrie laser obtenues à partir du satellite spatial ERS-1, que cela est devenu évident: dans la zone de la station Vostok, il y a une grande plaine plane jusqu'à 280 km de long et jusqu'à 70 km. km de large. Ces données ont forcé A. Kapitsa à relever les résultats de ses sondages sismiques de longue date. Après avoir rassemblé toutes les recherches scientifiques disponibles, l'académicien a fait un rapport qui est devenu une véritable sensation mondiale. Ainsi, en 1994, le monde a appris qu'à l'intérieur du pôle sans vie du froid se trouve un ancien lac conservé. La découverte d'un lac sous-glaciaire géant en Antarctique près de la station russe de Vostok est à juste titre classée parmi les plus grandes découvertes géographiques du XXe siècle.
La taille du lac était impressionnante: il fait plus de 280 km de long et 50 km de large. Ainsi, la superficie de la surface de l'eau est supérieure à 10 000 km? et n'est comparable qu'à des lacs tels que Onega (Europe), Tchad et Rudolph (Afrique), Nicaragua (Amérique centrale) et Titicaca (Amérique du Sud). La profondeur moyenne du lac est de 750 mètres. Après cela, les spécialistes soviétiques de l'expédition d'exploration géologique marine polaire ont minutieusement «sondé» le lac en utilisant la méthode de sondage au sol.
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Au fil des ans, des milliers de coupes sismiques continues ont été réalisées dans différentes directions du lac. Les résultats sont stupéfiants: pour la première fois, un homme «voit» ce qui lui est caché sous une couche de glace de 4 kilomètres d'épaisseur. Par exemple, ils ont découvert que sur la partie ouest du lac Vostok, il y avait de nombreuses baies, baies, péninsules. Il est peu profond, contrairement à l'est, qui a un bord côtier abrupt en eau profonde.
Le fond de ce bassin d'eau douce courbé avec un croissant présente un relief très accidenté, la profondeur à certains endroits atteint 1200 m. Comme le montrent les résultats du balayage thermique de la surface, la température de l'eau dans le lac est assez élevée - environ de + 10 ° à + 18 ° C. Et des études récentes menées par des scientifiques japonais et américains montrent que le lac est divisé par un récif en deux zones indépendantes, chacune pouvant avoir son propre environnement microbiologique unique.
Aujourd'hui, 77 lacs ont été découverts sous la coquille de glace de l'Antarctique. Mais le plus grand d'entre eux est le lac Vostok. Et sa particularité réside dans le fait que les eaux du lac ont été complètement coupées des contacts directs avec l'atmosphère, avec le soleil, les vents et la vie en surface pendant plusieurs millions d'années par l'épaisseur de la glace. Cela signifie que la composition biologique et chimique de l'eau pendant toute cette période est restée inchangée. Beaucoup de chercheurs pensent que des formes de vie uniques peuvent habiter l'eau ancienne. Le lac Vostok diffère par la force de gravité: les chercheurs étaient convaincus que la gravité est plus faible sur les plans d'eau profonds, car la densité de l'eau est la moitié de la densité d'une pierre.
Volant autour du lac en avion, les scientifiques ont compilé une carte de son fond. Leurs travaux ont montré que le lac contient environ 5,4 mille kilomètres cubes d'eau, soit environ 5% de l'approvisionnement total en eau douce du monde. Il a également été suggéré que le lac Vostok est situé dans une faille dans la croûte terrestre. Ensuite, il est probable que des processus proches de ceux volcaniques se produisent en son fond, avec l'éruption de coulées de sel. Par conséquent, dans les couches inférieures, l'eau peut être salée. Et d'en haut, en raison de la fonte du glacier, l'eau est très probablement fraîche.
Les données obtenues ont également permis aux scientifiques de déterminer la hauteur (niveau) de la surface libre de l'eau. Il s'est avéré qu'il se trouve à 3100 m au-dessus du niveau de la mer, c'est-à-dire que l'eau du lac Vostok n'a pas de contact direct avec l'océan qui entoure l'Antarctique de tous côtés. De plus, au-dessus de la surface de l'eau, il y a une voûte en dôme de centaines de mètres de haut, remplie d'air ancien.
Pourquoi les glaciers fondent-ils à une température si basse? La réponse scientifique pour la personne non formée peut expliquer peu. Mais en bref, ça ressemble à ça. À la suite du glaciologue russe I. Zotnikov, des scientifiques de l'Université de Bristol ont réalisé en 2000 une triple étude radar du lac.
Il s'est avéré que près de sa périphérie ouest et nord, malgré les basses températures, près de 10 centimètres de couche de glace fond chaque année (la température de fonte est plus basse que d'habitude en raison de la haute pression de la calotte glaciaire au sommet!). C'est encore plus simple: la calotte glaciaire agit comme un thermos et la chaleur de la Terre fait fondre la glace. Par la suite, l'eau de fonte gèle à nouveau à la base de la couverture de glace, l'augmentant par le bas, mais déjà sur les rives opposées. Ainsi, les eaux du lac Vostok circulent lentement et le cycle complet de leur renouvellement, selon les estimations des chercheurs, prend entre 15 et 30 000 ans.
Au début des années 70 du siècle dernier, alors qu'il n'y avait que des suppositions sur l'existence du lac, un projet de forage dans la glace profonde a commencé à la station Vostok. Au départ, l'objectif principal du forage profond était d'obtenir une carotte de glace continue - une colonne cylindrique de glace - une sorte de tranche de glacier dont l'étude a permis de reconstituer tous les changements climatiques de notre planète au cours des 420000 ans, enregistrés dans des couches de glace accumulées.
En 1959, le chef de la station de Vostok, VS Ignatov, a pu atteindre une profondeur de 40 mètres à l'aide d'une perceuse thermique. Un an plus tard, la foreuse thermique, conçue par I. A. Zotikov, a parcouru 10 mètres de plus. En raison d'une technologie imparfaite, il n'a pas été possible d'obtenir des résultats plus impressionnants à l'époque - la perceuse a simplement gelé dans la glace. La situation a changé avec l'arrivée de spécialistes de l'Institut minier de Leningrad en 1967, qui avaient foré de la glace pendant trois décennies à la station Vostok, ayant réussi à pénétrer profondément dans les couches de glace jusqu'à 3623 m.
Les scientifiques ont obtenu des données précises sur les changements climatiques au cours des 420 000 dernières années. Ainsi, nous avons reçu des informations sur quatre cycles climatiques complets sur Terre. Mais c'est ce puits qui est devenu le sujet de discussion. Lorsque des chercheurs russes ont commencé à approfondir le puits, ils ont découvert que la glace d'origine non atmosphérique, selon l'analyse isotopique, était inférieure à 3 543 m de profondeur. Comme l'a dit Valery Lukin, la glace atmosphérique se forme à la suite de la chute de neige qui, sous son propre poids, se transforme en sapin, puis en glace. Mais la glace du puits s'est clairement formée à la suite du gel de l'eau.
Sur cette base, Igor Zotikov susmentionné a proposé une nouvelle théorie. Sur la base de l'hypothèse de l'existence du supercontinent Gondwana (il comprenait l'Afrique, l'Amérique du Sud, l'Asie, l'Australie et, peut-être, l'Antarctique, qui, plus tard séparé, a commencé à dériver autour du globe et a ensuite pris la position moderne), il a suggéré que le lac Vostok est apparu juste avant la glaciation de l'Antarctique, qui a commencé après que le continent a glissé vers le pôle froid. Les eaux du lac nouvellement formé étaient couvertes de glace avec tout le continent. Selon des chercheurs russes, l'épaisseur de la glace de lac au-dessus de l'eau est de 210 M. L'académicien Zotikov a suggéré que c'est la valeur d'équilibre même à travers laquelle une onde de froid ne peut pas pénétrer pendant 50 millions d'années.
1994 - Les glaciologues russes ont foré les trois quarts du chemin menant au lac, étudiant l'histoire climatique de 400 mille ans de la Terre, enregistrée dans des couches de glace en croissance. Des échantillons prélevés très près du «dôme» montrent la présence de microbes (y compris ceux jusqu'alors inconnus de la science), de nutriments et de divers gaz, dont le méthane. En d'autres termes, tous les signes typiques des processus biologiques ont peut-être été découverts maintenant dans un écosystème complètement isolé. C'est-à-dire qu'il s'agit d'une "capsule du monde antique" unique, qui s'ouvre, les scientifiques seront en mesure de résoudre nombre des problèmes non résolus les plus complexes de l'histoire de la Terre.
Le record russe du forage super profond n'a pas encore été battu: les Russes ont pu atteindre la barre prohibitive de 3623 m (les spécialistes d'autres pays n'ont pas encore franchi la barrière des 2500). Néanmoins, les échantillons de glace extraits en 1998 de cette profondeur ont été divisés également par des scientifiques de Russie, d'Amérique et de France. Arrivé à ce point, les études ont été établies. L'équipement russe aurait pu progresser davantage, mais le forage a été arrêté en raison du danger d'échantillonnage non stérile, ce qui pourrait endommager le système relique unique du lac. En effet, dans une niche naturelle isolée depuis des centaines de milliers d'années, son propre équilibre biologique s'est développé.
Que peut-il se passer lorsque l'air atmosphérique saturé de microflore moderne se précipite avec les boers? Une expansion inattendue entraînerait-elle des conséquences irréparables? Et certains pays exhortent même à ne pas envahir l'inconnu. Et si de là, hors des ténèbres séculaires, surgissait un «fléau du XXIe siècle»?
Pour un certain nombre de raisons physiques, on suppose que le lac Vostok est sursaturé de gaz (en particulier d'oxygène) et que les micro-organismes qui se sont adaptés à ces conditions peuvent avoir des propriétés uniques. Une collision imprudente de deux mondes peut conduire à un conflit, et on ne sait pas qui peut en sortir vainqueur: les microbes du lac Vostok peuvent souffrir de l'invasion de micro-organismes de la biosphère terrestre, mais nous, théoriquement, pouvons aussi être dans le rôle d'une victime.
Par conséquent, en 1998, lors d'une réunion du SCAR - le Comité scientifique international pour la recherche antarctique - il a été décidé d'arrêter le forage. «Le lac est très précieux à expérimenter», prévient Keenan Ellis-Evans, un microbiologiste basé à Cambridge, au Royaume-Uni.
Cependant, même s'il n'est absolument pas résolu, le lac Vostok a déjà présenté à la science de nombreuses informations inestimables. Par exemple, son modèle proposé a frappé les astronomes avec une similitude avec les conditions naturelles de Mars. On sait que le pôle nord de la planète rouge est également recouvert d'un glacier géant. Et il y a des millions d'années, Mars, comme la Terre, a connu de brusques changements dans l'inclinaison de l'axe de rotation. En d'autres termes, les zones qui sont maintenant les pôles du froid, sur les deux planètes, avaient un climat beaucoup plus chaud dans le passé.
L'hypothèse selon laquelle notre voisin spatial possède également des lacs polaires similaires au lac Vostok devient alors tout à fait plausible. Et si la vie se trouve sous les glaciers de l'Antarctique, alors pourquoi ne pas se trouver sur Mars? Même l'Agence spatiale nationale américaine s'intéresse sérieusement au problème du lac terrestre, en le comparant à l'océan d'Europe, la lune de Jupiter.
Il s'avère que le lac sous-glaciaire sur Terre est un terrain d'essai idéal pour tester la technologie de pénétration sous la glace en Europe, où l'océan est au moins recouvert d'une couche de glace de 20 kilomètres et le lac Vostok ne mesure «que» 4 kilomètres de long. Mais les problèmes restent les mêmes. Comment ne pas apporter de «saletés» (bactéries terrestres) sur la lune jupitérienne, comment percer la glace, comment assurer la transmission d'un signal du véhicule sous-marin à la surface?
Le noyau antarctique a permis de juger des changements climatiques mondiaux qui se sont produits sur la planète au cours des centaines de milliers d'années. Selon le rapport des isotopes d'oxygène dans les bulles d'air, les scientifiques ont déterminé l'évolution de la teneur en dioxyde de carbone dans l'atmosphère au cours du dernier demi-million d'années. On sait déjà de manière fiable que cela a changé - et beaucoup. Et surtout - sans aucune participation humaine! Mais c'est précisément «l'effet de serre» provoqué par le développement de la civilisation humaine que les tenants du réchauffement climatique expliquent l'augmentation des températures atmosphériques moyennes. Des études ont montré que l'activité volcanique ou, disons, les incendies de forêt géants, émettaient beaucoup plus de monoxyde de carbone dans l'atmosphère.
En outre. Selon l'académicien A. Kapitsa, la température de l'atmosphère a d'abord augmenté, puis sa teneur en dioxyde de carbone a augmenté, et non l'inverse! En un mot, ils font déjà des découvertes étonnantes! Des traces d'ADN ont été trouvées dans un noyau de glace antarctique prélevé à une profondeur de 3543 m. "Les chercheurs ont immédiatement réalisé qu'ils avaient affaire à une" relique naturelle unique ", a déclaré V. Lukin, chef de l'expédition russe de l'Institut de l'Arctique et de l'Antarctique. L'ADN trouvé qui ne coïncide pas avec les organismes terrestres en est une confirmation. Les spécialistes de la biologie moléculaire sont également convaincus que ce type d'ADN ne figure pas dans les catalogues de la science mondiale."
La recherche bat son plein et apporte de nouvelles découvertes. Dans un noyau de glace de lac provenant d'un puits, des biologistes moléculaires de l'Institut de physique nucléaire de Saint-Pétersbourg ont découvert trois types de bactéries mortes thermophiles, inconnues de la science. Leurs homologues modernes se développent dans les sources hydrothermales des régions actives des océans et des continents à des températures de + 40 à 60 ° C. Il en découle qu'autrefois, les eaux du lac Vostok étaient plus chaudes que toutes les mers du sud modernes.
Le microbiologiste russe S. Abyzov, à la suite d'études de base du forage le plus profond de l'Antarctique, a prouvé que les micro-organismes existent dans un état d'animation suspendue dans la glace jusqu'aux horizons les plus profonds. Jusqu'à présent, on pense que la vie qui peut être trouvée dans l'eau du lac ou ses sédiments de fond est également limitée par les micro-organismes. Dans le même temps, aucun de ceux qui sont connus aujourd'hui ne pourrait exister assez longtemps dans cette eau.
Selon V. Lukin, cet événement, du point de vue de sa signification scientifique, ne peut être comparé qu'à l'atterrissage d'un homme sur la lune. Environ 130 mètres sont laissés à la surface du lac. «Nous prévoyons couvrir cette distance en trois trimestres d'hiver», a déclaré V. Lukin.
La couche d'eau du lac ne sépare que 130 mètres de glace du fond du puits. Qu'est-ce qui attend l'humanité derrière ce petit pont?
V. Syadro, T. Iovleva