Инженерни истории

Езерото Восток – капсула на времето, съхранила безброй отговори на загадките за нашата планета

10.11.2018 г.

Седмият континент крие много тайни за климата на нашата планета и е дом за не малко все още неизследвани природни богатства. С покоряването на тези необятни ширини обаче от години се е заела легендарната руска полярна станция Восток. Създадена през 1957 г., тя е една от най-неблагоприятните за работа места в света.



В Антарктида през юли 1983 г. е измерена температура от -89 °С. Най-топлите месеци са декември и януари – около -35 °С. Но ниските температури на това „забравено от Бога място“ не са основния проблем на полярните изследователи. Станцията Восток се намира в район с почти нулева влажност, на 3 488 m надморско равнище. При такива условия аклиматизацията трае от седмица до два месеца. През лятото на станцията работят около 40 души – инженери и учени. През зимните месеци остават само 12, авиационната комуникация е преустановена, но въпреки пълната изолация животът в станцията не спира – учените продължават да правят метеорологични, глациологични и геофизични наблюдения. 


Съществуването на подледникови езера в Антарктида вълнува специалистите още от средата на миналия век. Езерото Восток е открито сравнително скоро – през 1996 г., и е едно от най-големите географски открития от втората половина на XX век.


Първата научна публикация за езерото е от акад. Андрей Капица на конференция на Научния комитет по антарктически изследвания SCAR в Рим на базата на сеизмични сондажи, направени по време на експедиции за измерване дебелината на ледената покривка. Чрез комплексни сеизмични и радиолокационни изследвания руски и британски учени потвърждават съществуването му и изработват карта на неговото дъно. 


Восток е най-големият водоем от известните в Антарктида. Установено е, че още преди милиони години на мястото е имало открит воден басейн, заобиколен от гори. Дължината му е 250 km, в най-широката си част е 50 km, а площта на водното огледало е 15 690 km2. Разделено е на два дълбоки басейна от било. Температурата на леда при повърхността на езерото е не повече от -7 °C, а на водата в дълбочина достига до 10 °C, което предполага наличие на геотермална активност. Кислородът в запечатаното езеро е 100 пъти повече отколкото в отворените водоеми при налягане над 300 атмосфери. 


Сондажните работи в района на станцията Восток започват, още когато дори не се е знаело, че под нея има огромен сладководен водоем. Първоначалната цел на учените са палеоклиматични изследвания. До 1990 г. са пробити 4 сондажа. Уникалните сондажни платформи, спомагателното оборудване, както и наборът от технически средства за получаване на лед-проби от големи дълбочини са разработени от инженерите на Антарктическия научно-изследователски институт и от Държавния минно-геоложки университет. Сондажът 5Г-1 се разработва от 1989 г. съвместно от съветски, френски и американски учени и е сложна инженерна конструкция със среден диаметър 137 mm, чиято горна секция е снабдена с пластмасов корпус. 



През 1998 г., когато до реликтовите води на езерото остават само 130 m, сондирането е спряно. Международната общност отправя молба към учените да не проникват до водния слой преди създаването на специална технология, свеждаща до минимум възможността за замърсяване. На среща на SCAR (Научен съвет за антарктически изследвания) е взето решение да се разработи екологосъобразен начин на проникване. Новата технология е дело на петербургските инженери, които постигат истински технологичен пробив в областта на дълбоките сондажи, създават биологично стерилна промивна течност и методи за безопасно транспортиране. За да се избегне замърсяването, специалистите използват особена смес за смазване и поддържане на хидростатичния натиск в пробойната, която не се разтваря във вода и по-късно може да бъде изолирана. През 2003 г. международната общност се съгласява с взетите мерки и след 8-годишно прекъсване сондирането се възобновява. 


През 2012 г., след 30 години сондажни проучвания, руският инженерен екип стига до мистериозното езеро и взима проби от водите му. Коментарите в световните научни среди са, че проникването в девственото езеро Восток на 4 km под ледовете, по своята значимост се равнява на стъпването на човек на Луната. На астробиологичната конференция EANA 2012 Стокхолм се съобщават резултатите от анализа – открити са само 10 бактерии на милилитър, а генетичният анализ показва, че три от тях са попаднали там в резултат на сондирането. Необходимо е да се получат пълноценни образци.


Следва втори опит. Екипът използва същата дупка до дълбочина 3400 m, след което пробива разклонение. Този път инженерите действат изключително внимателно и са сигурни, че пробите съдържат вода единствено от езерото. Два пъти сондата се чупи заради промени в макроструктурата на леда. През 2015 г. стигат повърхността на езерото на дълбочина 3767.57 m., като успяват да извадят две проби лед. 


След като специализираните сондажни платформи издърпат гладките и млечнобели парчета, наричани ледени ядра, екипите ги прибират в защитни тръби, архивират и транспортират в лабораториите на Петербургския институт за ядрена физика и много други лаборатории по света, за да се извършат газови, изотопни и биологични анализи в търсене на свидетелства за миналото на Земята до 800 хил. години назад. 


Учените извличат данни от леда по много различни начини. Разликите в теглото на молекулите в замразената вода съдържат следи за температурата на въздуха по време на снеговалежа. Въздухът, хванат в капана на мехурчетата, се анализира, за да се измерят какви са били нивата на въглероден диоксид и други газове в атмосферата по времето, когато се е формирал ледът. Слънчево изригване или друго космическо събитие може да остави радиоактивни следи, а пепел от далечни континенти, дава сведения за атмосферната циркулация. 


Необикновените микроорганизми се търсят чрез секвениране на гени на рибозомна РНК, като се спазват критериите за изучаване и установяване автентичността на древна ДНК. Така в замръзналата по короната на сондата вода е намерена неизвестната термофилна бета-протео бактерия w123-10, която използва за прехраната си неорганични съединения. Наличието на живот в екстремните условия в езерото Восток може да докаже възможността да съществува живот и на планети с подобни условия. Затова успехът на руския проект е от особен интерес за астробиолозите, които изследват произхода на живота и възможното му разпространение из вселената. Условията в мистериозното езеро Восток наподобяват тези на покрития с лед спътник на Юпитер – Европа. 


След серия от извънредни проучвания, целящи да определят гравитационната, магнетична и термална активност на езерото, учените попадат на изумителна находка – по цялото му югоизточно крайбрежие е открита силна магнитна аномалия. Тя надхвърля с близо 1000 nT магнитното поле на околните ледове. Това сериозно отклонение може да е резултат на естествени процеси, но обясненията за възникването му са твърде спорни. Подобна аномалия спокойно може да възникне и от натрупването на метали например.



През декември миналата година антарктическата станция Восток възобновява работата си и извършва необходимата подготовка и проучване на процесите за разширяване на долната част на кладенеца, измервайки електрическата проводимост на леда. Сега руският екип е на крачка от повърхността на самата вода, а ръководителят на експедицията вярва, че това ще се случи през следващия сезон 2018-2019 г. 


Загадките на езерото Восток все повече се множат. Под ледовете на Антарктида се крият някои от последните големи тайни на нашата планета. Предизвикателството за учените тепърва предстои...


За да подготвим този материал, използвахме информация от: Associated Press, BBC, Discovery, БТА, Популярная механика


Текста състави: Ирина Яблина от редакционния отдел на Инженер.bg


Източник на снимковия материал: NASA, Ройтерс, etherdynamic.ru, Tech news.bg, Discovery

ПРОМО.bg

  • Потопяеми помпи за сондажи и сондажни кладенци Lowara

    Потопяеми помпи за сондажи и сондажни кладенци Lowara

    Снабди се с чиста вода директно от земните недра с потомяемите помпи за сондажи и сондажни кладенци Lowara. А още по-хубавото е, че от Аквастарт имат страхотна специална оферта. Грабни я още сега!

  • Комплект за спояване Super Fire Hot Box

    Комплект за спояване Super Fire Hot Box

    Юроком сбъдва твоите мечти по-бързо и лесно отколкото да преброиш до три. От фирмата предлагат комплект за спояване Super Fire Hot Box на Rothenberger само сега на специална цена.