מסתורי העולם של אגם ווסטוק באנטארקטיקה

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

רוסיה כמעט הקפיאה קידוחים חדשים של אגם ווסטוק האנטארקטי התת-קרחוני, ובדיוק ברגע בו היא הייתה קרובה ביותר לגילוי החיים המקומיים.

כולנו יודעים שאחרי קידוח במעמקי אגם ווסטוק באנטארקטיקה, מצאנו עקבות של חיידק יוצא דופן ביותר. מדענים זרים מאמינים שיש הרבה אורגניזמים רב-תאיים אקזוטיים באגם. עמיתיהם הביתיים דוחים את נקודת המבט הזו, אבל הם גם מאמינים שהמשך המחקר שלו יביא הרבה דברים חדשים - ויאפשר להבין איך עשויים להיראות החיים בעולמות אחרים של מערכת השמש. זה לא יקרה בעתיד הקרוב: העבודה העיקרית בווסטוק, למרבה הצער, הופסקה. אם מישהו יגלה תגליות כאלה באגם, אז זה עשוי להפוך לזכותם של חוקרים זרים - וזה יקרה בקרוב מאוד.

אגם ווסטוק הוא מאגר גדול של 6,000 קילומטרים מעוקבים, וזה הרבה פעמים יותר מאשר בלדוגה. בנוסף, המזרח הוא תת-קרחוני, בעומק של כמעט ארבעה קילומטרים, ולכן הלחץ שם הוא עד 400 אטמוספרות, ולחמצן ולחנקן אין לאן לצאת מחוץ למגע עם האטמוספירה. מי האגם הרוויים בהם הם סביבה ייחודית, שאמורה להיות המאגר הבלתי חיובי ביותר לחיים על פני כדור הארץ. אבל, למרות זאת, עדיין יש שם חיים - לפחות, זו דעתם של מספר מדענים רוסים ואמריקאים שחקרו את תוצאות הקידוח שלו. למרות שההערכות של חוקרים משתי המדינות הללו לגבי יכולת המגורים שלה שונות בתכלית, כולם מאמינים שמצאו עקבות של חיים מקומיים.

באפריל 2017 התקיימה הקרנת הבכורה של הסרט "אגם ווסטוק. רכס הטירוף", שסיפר על התנאים הקשים מאוד שבהם חוקרי הקוטב והמדענים הרוסים השיגו תוצאות משמעותיות מאוד בחיפוש אחר חיים מתחת למספר קילומטרים של קרח אנטארקטי. הסרט עדיין אוסף פרסים בינלאומיים, אבל ההיסטוריה קשורה בו וחשובה יותר מכל פרסים. הוא מעלה את הנושא של עצירה בפועל של קידוח נקי עמוק באגם ווסטוק על ידי כוחות תחנת הקוטב באותו שם. חוסר מימון מנע צעדים גדולים לעשות שם מאז 2015. ועכשיו יש פי כמה פחות אנשים בתחנה מאשר היו בשיא העבודה. מכאן, אין כמעט תקוות לגילוי גדול של החיים המקומיים מתחת לקרח. זה הזמן להציץ בהיסטוריה של הקידוח, להבין מה הושג שם ומה - הודות ל"הקפאת" העבודה הנוכחית - לא יושג.

ישנן שתי נקודות מבט על מי בדיוק חי מתחת לקרח בין תחנת ווסטוק לאגם בעל אותו השם. אחד מהם אמריקאי, השני רוסי. הראשון מסתמך על תוצאות קידוחים רדודים יותר שביצעה ארצות הברית באזור בשנות ה-90. אחר כך הצליחו להעביר רק את הקרח מעל האגם - זה שנוצר ממימיו, עולה בהדרגה וקפא. בהתבסס על תוצאות ניתוח הדגימות שלו, השיטה המטגנומית של סקוט רוג'רס מצאה שם רצפי גנים של 1,623 מינים! שישה אחוזים מהם השתייכו ליצורים מורכבים למדי - אוקריוטים, יצורים בעלי גרעין מופרד מוקף חומה. משהו כל כך מורכב היה הכי פחות צפוי להיראות בעומק של כמה קילומטרים.

יתרה מכך, אחד מסוגי החיידקים, כפי הנראה שנמצא בדרך זו, חי רק במעיים של דגים - הוא פשוט לא מופיע בנפרד מהם. כמו כן נמצאו רצפי גנים אופייניים לעבונים ולרכיכות. מכאן, הקבוצה האמריקאית הגיעה למסקנה שבין תושבי אגם ווסטוק עשויים להיות יצורים מורכבים ביותר, אפילו דגים וסרטנים. לפי אחת ההשערות, האגם בצורת מאגר פתוח קיים עשרות מיליוני שנים ורק 14-15 המיליונים האחרונים מוסתרים בקרח.

משמעות הדבר היא, החוקרים סבורים, שלדגים ולסרטנים המקומיים היה הרבה זמן להסתגל בהדרגה לתנאי תת-קרח. בנוסף, אם הם שם, הם יכולים להפוך את התנאים הקיצוניים של המזרח לפחות קיצוניים. אורגניזמים נושמים חמצן יכולים לצרוך את עודף החמצן הנכנס לאגם יחד עם הקרח. ואז, במעמקי האגם, אולי לא יהיה עודף מהגז הזה - מחמצן חזק, שלידו החיים לא קלים - אולי אין.

מדענים רוסים, ובראשם סרגיי בולאט, הגיבו בקרירות רבה לתגלית זו. הם ציינו בצדק כי הקידוח בוצע באמצעות נוזלים טכניים המזוהמים באדמה רגילה ובחיידקים אחרים. כמעט בלתי אפשרי להבחין בין זיהום חיצוני ל"תושבים מקומיים" מבלי להשתמש ב"קידוח נקי". חוקרים מקומיים מאמינים שבתנאים כאלה אפשר לדבר על חיים "מזרחיים" אמיתיים רק אם מוצאים רצפים גנטיים שונים לחלוטין מכל דבר.

ומומחים מהמכון לפיזיקה גרעינית של סנט פטרבורג של האקדמיה הרוסית למדעים הצליחו למצוא שם את ה-DNA החיידקי, שלא עלה בקנה אחד עם אף אחד מהמינים הידועים. הוא כל כך זר להם, שאפילו לא ניתן היה למקם אותו בקבוצת חיידקים כלשהי. 14 אחוז מהגנים שלה אינם נמצאים באף מין אחר. כפי שאמר סרגיי בולאט בזמנו, ה-DNA הזה כל כך לא דומה לשום דבר אחר ש"אם הוא היה נמצא על מאדים, הם ללא ספק היו מכריזים שמדובר בחיים ממאדים. למרות שזה DNA ארצי".

אולם מדובר בחיידקים, פשוטים, חד-תאיים, ללא "צלצולים" ומורכבות מיותרת. עדיין לא נמצאו בדגימות קרח גנים של משהו בלתי צפוי ומורכב אפילו יותר, אך בה בעת שונה ממינים יבשתיים. אז אוקריוטים ואפילו רב-תאיים כמו דגים, לדעת המדענים שלנו, עדיין מתבטלים שם. זה אולי לא רע. דגים, החיים ללא אור ואספקת חומרים מזינים מלמעלה, צריכים להיות כל כך זרים לכל דבר שאנחנו יודעים שלמעשה, הם לא יהיו שונים מאוד מכל "גברים ירוקים" מסיפוריהם של אופולוגים יצירתיים.

השאלה אם יש אורגניזמים רב-תאיים במזרח אינה סגורה כלל על כך. לאחרונה, מדענים למדו שאורגניזמים רב-תאיים - פטריות במיוחד - יכולים לשרוד בצורה מסתורית עמוק מתחת לקרקעית הים. הלחץ שם גבוה אפילו יותר מאשר באגם התת-קרחוני. ככל הנראה, פטריות מתגוררות איכשהו עם חיידקי כימואוטוטרופים, אשר מפיקים אנרגיה מחומר אנאורגני עקב חמצון. תרכובות ברזל לא מחומצנות מספיק, למשל, בהרכב אוליבין, משמשות "דלק" לחיים כה עמוקים. החיידקים "שורפים" אותו בחמצן ומקבלים מים.

ובסוף אפריל 2017, נודע כי פטריות רב-תאיות מהסוג המתואר יכולות להתקיים מתחת לקרקעית הים במשך 2.4 מיליארד שנים. יתר על כן, הם התעוררו עוד לפני הרוויה של האטמוספירה בחמצן. כלומר, בניגוד לדעות הקיימות מראש, חיים רב-תאיים ומורכבים אינם זקוקים לאטמוספרת חמצן או לתנאים נוחים על פני כדור הארץ. אם זה היה המצב לפני מיליארדי שנים, בהחלט יכול להיות שגם היום באגם התת-קרחוני ישנם אורגניזמים מורכבים יותר מחיידקים - והרבה יותר.

בואו נניח לשנייה שהדברים יכולים להיות כך. אז חשיבות הגילוי שלהם חורגת הרבה מעבר לידע שלנו על החיים הארציים. העובדה היא שלמעיים של מאדים, טיטאן, אנצלדוס, אירופה, קרס וגופים רבים אחרים של המערכת יש גם כיפת קרח למעלה, מים מתחת ולחץ גבוה. הם כל כך דומים לתנאי המזרח עד שהמסקנה מעידה על עצמה: אם חיים מורכבים נמצאים מתחת לקרח של אנטארקטיקה, אז קשה לשלול את נוכחותם בעולמות אחרים של מערכת השמש.

במבט ראשון, אולי נראה שהבעיה העיקרית של חיי תת-קרח באנטארקטיקה היא קרה. למעשה, ייתכן שזה בכלל לא המקרה. כן, השכבות העליונות של האגם מקוררות למינוס שלוש מעלות צלזיוס. אם לא היה לחץ מעל 350 אטמוספרות, היה קרח במקומם, רק שהוא לא מאפשר למים קרים כאלה לקפוא.ועדיין, סביר להניח, השכבות התחתונות של האגם קיצוניות הרבה יותר מבחינת הטמפרטורות.

בקרח מאה או שניים מטרים מעל האגם, הצלחנו למצוא את Hydrogenophilus thermoluteolus, חיידק תרמופיל. למרות שהוא די נפוץ שם "במראה" (גנים דומים לדגימות מוכרות אחרות), קשה מאוד לייחס אותו לזיהום חיצוני. ולא רק בגלל שחיידק תרמופיל באנטארקטיקה יהיה מזהם מוזר למדי. חשוב מכך, לפני הקרח מעל המזרח, ניתן היה למצוא אותו רק במעיינות חמים. על פני השטח, אין לה הרבה מה לעשות - היא חיה על ידי חמצון המימן המצטבר במקום שבו מים חמים נוגעים בסלעים.

"מזהם" כזה כמעט בוודאות לא יכול להיכנס לנפט או פריאון המשמשים בקידוח מרוסיה או מחלקים אחרים של העולם. הייצור של חומרים כאלה אינו נמצא בשום מקום במעיינות חמים. על בסיס זה, מדענים רוסים וצרפתים מציעים שאותם מקורות מסתתרים בקרקעית האגם התת-קרחוני, שדרכו, בנוסף למים חמים, זורם מימן, המשמש בסיס לחיים כימואוטוטרופיים.

באופן כללי, Hydrogenophilus thermoluteolus רחוק מלהיות הקיצוני הגדול ביותר בקרב אלה שחיים ליד מים חמים. אנשים כמוה חיים ומתפתחים ב-40-60 מעלות צלזיוס. ה"נוקשה" שבהם הם האורגניזמים החד-תאיים המסודרים יותר, ארכאים, שנושאים עד 122 מעלות צלזיוס. עם זאת, עד כה לא נמצאו עקבות של ארכאים בקרח שמעל האגם או בדגימות ממנו. אז אם הוא חם ממש בתחתית, אז לא יותר מדי, לא מעל נקודת הרתיחה שבה מתים חיידקים.

לפני מספר שנים החלו להאט את הקידוח העמוק במימי האגם. כדי להגיע לעומק כזה, מקדחה אינה מתאימה: מים נמסים מהקרח קופאים במהירות. הוא מוחלף על ידי נפט לא מקפיא או פריאון. אבל אם נוזלים כאלה - אולי יש בהם הרבה חיידקים - ייכנסו למימי האגם, יהיה קשה מאוד להבין מי מאלה שנמצאו במהלך הקידוח הוא אבוריג'יני ומי חייזר. חוקרים רוסים הגיעו זה מכבר למסקנה כי בעשרות המטרים האחרונים של קרח, ועוד יותר מכך באגם עצמו, יש צורך בטכנולוגיות שונות מהותית השוללות מגע בין מי האגם לנוזלים חיצוניים.

אבוי, זה אומר שצריך ציוד קידוח חדש. ויצירתו - בניגוד לניצול הקודם - דורשת כסף, אם כי בשום אופן לא בקנה מידה קוסמי. אז אי שם ב-2015, התקדמות העבודה נוספת הואטה ברצינות. החלק ה"משעמם" של אנשי התחנה הוא כיום רק אנשים בודדים, ופעם אחת לביצוע משימה זו, אנשיה הובאו לעשרות.

מה שקרה סביר להניח כאילו, אחרי אוקטובר 1957, חרושצ'וב אמר פתאום שזה יקר לשגר לוויינים, ולא סיפק מימון לכל טיסות החלל האחרות. מדענים רוסים מצאו את המועמד הטוב ביותר לחיים יוצאי דופן עבור אגם תת קרחוני השוכן בעומק של קילומטרים. האגם הזה, כפי שרבים מאמינים, מחובר בערוצים תת-קרקעיים עם אגמים מקומיים אחרים – ויש עשרות כאלה באנטארקטיקה, ווסטוק הוא פשוט הגדול ביותר. ופתאום, במקום להמשיך לעבוד, למצוא חיידקים חדשים או אפילו אורגניזמים רב-תאיים, אנחנו פתאום נוטשים את המאבק בעצמנו.

ההיגיון מאחורי החלטה זו מובן. חרושצ'וב לא יכול היה לומר "תשחק ודי" - הוא היה מאבד פנים בגלל לחץ תחרותי מצד ארצות הברית. וו. בראון היה שם עם חלומותיו על הירח, וסירוב לטוס יעמיד את ברית המועצות במצב לא נוח. למרבה הצער, אמריקאים מרושעים אינם ממהרים להתחרות איתנו בכיוון של חקר החיים הארציים האקזוטיים ביותר. בשביל זה, לארצות הברית פשוט אין תחנת קוטב ממש מעל האגם. כתוצאה מכך, המצב עלול להפוך לעצירה ארוכה במאמצים שלנו בכיוון זה.

עם זאת, נאס א רק חושבת על שיטות לקידוח קרח של קילומטרים באירופה. אולי הם יחשבו על בדיקת מתחם קידוחים נייד על אותו מזרח.אז אולי יתברר שהעדיפות בגילוי החיים הקיצוניים ביותר מתחת לקרח תהיה אצל מישהו אחר.