Тайны озера "Восток" в Антарктиде

Россия практически заморозила новое бурение подлёдного антарктического озера Восток, причём в тот самый момент, когда ближе всего подошла к открытию местной жизни.

Все мы знаем, что после бурения в глубинах озера Восток в Антарктиде нашли следы крайне необычной бактерии. Зарубежные учёные считают, что в озере есть и множество экзотических многоклеточных. Их отечественные коллеги отвергают эту точку зрения, но и они полагают, что продолжение его исследования принесло бы много нового — и позволило бы понять, как может выглядеть жизнь в других мирах Солнечной системы. В ближайшее время этого не произойдёт: основные работы на "Востоке", к сожалению, прекратили. Если такие открытия в озере кто-то и сделает, то это может стать заслугой зарубежных исследователей — и случится весьма нескоро.

Озеро Восток — большой водоём на 6000 кубических километров, что во много раз больше, чем в Ладоге. К тому же Восток подлёдный, на глубине почти в четыре километра, отчего давление там до 400 атмосфер, а кислороду и азоту вне контакта с атмосферой некуда деваться. Насыщенные ими воды озера — уникальная среда, которая должна быть самым неблагоприятным для жизни водоёмом на Земле. Но, несмотря на это, жизнь там всё-таки есть — по крайней мере, так полагает ряд российских и американских учёных, исследовавших итоги его бурения. Хотя оценки исследователей из этих двух стран по его обитаемости радикально расходятся, все они считают, что нашли следы местной жизни.

В апреле 2017 года прошла премьера фильма "Озеро Восток. Хребет безумия", в котором рассказывалось об очень нелёгких условиях, в которых российские полярники и учёные добились весьма значимых результатов по поиску жизни под несколькими километрами антарктических льдов. Фильм всё ещё собирает международные премии, но с ним связана история и поважнее любых премий. Он поднимает тему фактической остановки глубинного чистого бурения на озере Восток силами одноимённой полярной станции. Нехватка финансирования не даёт сделать там больших шагов уже с 2015 года. И сейчас на станции в несколько раз меньше человек, чем было на пике работ. От этого надежд на большое открытие местной подлёдной жизни практически нет. Самое время окинуть взглядом историю бурения, понять, чего там удалось достигнуть и чего — благодаря текущей "заморозке" работы — достигнуть не удастся.

На тему того, кто конкретно обитает подо льдами между станцией "Восток" и одноимённым озером, есть две точки зрения. Одна из них американская, другая — российская. Первая опирается на итоги менее глубокого бурения, которое США проводили в этом районе в 1990-е годы. Тогда достать удалось лишь лёд над озером — тот, что образовался из его вод, постепенно поднимающихся вверх и замерзающих. По итогам анализа его образцов группа Скотта Роджерса (Scott Rogers) метагеномным методом нашла там последовательности генов 1623 видов! Из них шесть процентов относились к довольно сложным созданиям — эукариотам, существам с выделенным ядром, окружённым стенкой. Нечто настолько сложное меньше всего ожидали увидеть на глубине в несколько километров.

Больше того, один из видов бактерий, предположительно, найденный таким путём, живёт только в кишечнике рыб — он просто не встречается отдельно от них. Найдены и последовательности генов, типичные для коловраток и моллюсков. Из этого американская группа сделала вывод, что среди обитателей озера Восток могут быть крайне сложные существа, даже рыбы и ракообразные. По одной из гипотез, озеро в виде открытого водоёма существовало десятки миллионов лет и лишь последние 14–15 миллионов скрыто льдами.

Значит, теоретизируют исследователи, местные рыбы и ракообразные имели много времени, чтобы постепенно адаптироваться к подлёдным условиям. К тому же, если они там есть, то могут сделать экстремальные условия Востока не такими экстремальными. Кислорододышащие организмы могли бы потребить излишек кислорода, поступающий в озеро вместе со льдом. Тогда в глубине озера избытка этого газа — сильного окислителя, рядом с которым жизни бывает нелегко, — может и не быть.

Российские учёные во главе с Сергеем Булатом на это открытие отреагировали крайне холодно. Они совершенно справедливо указали, что бурение велось с использованием технических жидкостей, загрязнённых обычными почвенными и иными бактериями. Отличить внешние загрязнения от "местных жителей" практически невозможно без использования "чистого бурения". Отечественные исследователи полагают, что в таких условиях говорить о настоящей "восточной" жизни можно, только если найдены генетические последовательности, совсем ни на что не похожие.

И специалистам из Петербургского института ядерной физики РАН удалось найти там ДНК бактерии, которая не совпала ни с одним из известных видов. Она настолько чужда им, что даже поместить её в какую-то группу бактерий не удалось. 14 процентов её генов не встречаются у любых других известных видов. Как сказал тогда Сергей Булат, эта ДНК так не похожа ни на что другое, что "если бы её нашли на Марсе, несомненно, заявили бы, что это жизнь с Марса. Хотя это земная ДНК".

Однако это именно бактерии, простые, одноклеточные, без "наворотов" и излишней сложности. Генов чего-то неожиданного и тем более сложного, но при этом отличающегося от наземных видов, в образцах льда пока найти не удалось. Так что эукариоты и даже многоклеточные вроде рыб, на взгляд наших учёных, там пока отменяются. Это, быть может, и неплохо. Рыбы, живущие без света и поступления питательных веществ сверху, должны быть настолько чужды всему тому, что мы знаем, что, по сути, не сильно отличались бы от всяких "зелёных человечков" из рассказов креативных уфологов.

Вопрос о том, есть ли в Востоке многоклеточные, на этом вовсе не закрыт. Совсем недавно учёные узнали, что многоклеточные — в частности грибы — каким-то загадочным образом могут выживать глубоко под морским дном. Там давление даже повыше, чем в подлёдном озере. Видимо, грибы как-то сожительствуют с бактериями хемоавтотрофами, извлекающими энергию из неорганической материи за счёт её окисления. "Горючим" для такой глубинной жизни служат недостаточно окислённые соединения железа — например, в составе оливина. Бактерии "сжигают" его с помощью кислорода и получают воду.

А в конце апреля 2017 года стало известно, что многоклеточные грибы описанного типа могут существовать под морским дном уже 2,4 миллиарда лет. Причём возникли они ещё до насыщения атмосферы кислородом. То есть, вопреки ранее существовавшим взглядам, многоклеточной и сложной жизни не нужна ни кислородная атмосфера, ни благоприятные условия поверхности планеты. Если так было миллиарды лет назад, вполне может быть, что и сегодня в подлёдном озере существуют организмы посложнее бактерий — и намного.

На секунду предположим, что всё может быть именно так. Тогда важность их открытия выходит далеко за пределы наших знаний о земной жизни. Дело в том, что недра Марса, Титана, Энцелада, Европы, Цереры и многих других тел системы тоже имеют ледовую шапку сверху, воду снизу и высокое давление. Они так похожи на условия Востока, что сам собой напрашивается вывод: если сложная жизнь будет найдена подо льдами Антарктиды, то трудно исключить её наличие и в других мирах Солнечной системы.

На первый взгляд может показаться, что главная проблема антарктической подлёдной жизни — это холод. На деле всё может быть совсем не так. Да, верхние слои озера охлаждены до минус трёх по Цельсию. Не будь там давления выше 350 атмосфер — и на их месте был бы лёд, только оно не даёт настолько холодной воде замёрзнуть. И всё же, скорее всего, нижние слои озера куда более экстремальны в плане температур.

Во льду в сотне-другой метров над озером получилось найти Hydrogenophilus thermoluteolus — термофильную бактерию. Хотя она там довольно обычная "на вид" (гены похожи на другие известные образцы), списать её на внешние загрязнения очень сложно. И не только потому, что термофильная бактерия в Антарктиде была бы довольно странным загрязнителем. Важнее то, что до льда над Востоком её получалось найти только в горячих источниках. На поверхности ей особо нечего делать — она живёт, окисляя водород, накапливающийся там, где горячая вода контактирует со скальными породами.

Такой "загрязнитель" почти наверняка не мог попасть в керосин или фреон, использованные при бурении, из России или других частей мира. Производства подобных субстанций нигде не размещают в горячих источниках. На этом основании российские и французские учёные предполагают, что на дне подлёдного озера прячутся такие же источники, через которые кроме горячей воды поступает водород, служащий основой для хемоавтотрофной жизни.

Вообще, Hydrogenophilus thermoluteolus далеко не самый большой экстремал из тех, кто живёт рядом с горячей водой. Такие, как она, живут и развиваются при 40–60 градусах по Цельсию. Самые "жёсткие" из них — более просто устроенные одноклеточные, археи, которые переносят до 122 градусов по Цельсию. Правда, пока следов архей во льду над озером или в пробах из него найти не удалось. Так что если на самом дне и жарко, то не чрезмерно, не выше точки кипения, при которой гибнут бактерии.

Несколько лет назад глубокое бурение в воды озера начало притормаживаться. Чтобы попасть на такую глубину, бур не годится: тающая вода изо льда быстро замерзает. Её вытесняют незамерзающими керосином или фреоном. Но если такие жидкости — в них может быть немало бактерий — попадут в воды озера, будет очень тяжело понять, кто из найденных при бурении — абориген, а кто — пришлый. Российские исследователи давно пришли к выводу, что на последних десятках метров льда и тем более в самом озере нужны принципиально иные технологии, исключающие контакт воды озера и внешних жидкостей.

Увы, это значит, что нужно новое оборудование для бурения. А его создание — в отличие от эксплуатации прежнего — требует денег, пусть и далеко не в космическом масштабе. Так что где-то с 2015 года дальнейший ход работ серьёзно притормозили. "Бурильная" часть персонала станции составляет сейчас всего несколько человек, а когда-то для реализации этой задачи её персонал доводили до десятков.

Случившееся больше всего похоже на то, как если бы после октября 1957 года Хрущёв внезапно сказал, что спутники запускать дорого, и не дал финансирования на все остальные космические полёты. Российские учёные нашли лучшего кандидата в необычную жизнь для подлёдного озера, лежащего на глубине в километры. Озеро это, как считают многие, соединено подповерхностными протоками с другими местными озёрами — а всего их в Антарктиде десятки, Восток просто — самое крупное. И вдруг, вместо того чтобы продолжить работу, найти новых бактерий или даже многоклеточных, мы внезапно сами отказываемся от борьбы.

Логику за этим решением можно понять. Хрущёв не мог сказать "поигрались и хватит" — он потерял бы лицо из-за конкурентного давления со стороны США. Там был В. Браун с его мечтами о Луне, и отказ от полётов поставил бы СССР в неудобное положение. К сожалению, зловредные американцы не спешат соревноваться с нами в направлении исследования самой экзотической земной жизни. Для этого у Штатов просто нет полярной станции прямо над озером. В результате ситуация может обернуться долгой остановкой наших собственных усилий в этом направлении.

Впрочем, NASA как раз думает над методами бурения километрового льда на Европе. Возможно, там задумаются над испытаниями мобильного бурильного комплекса над тем же Востоком. Тогда может получиться, что приоритет в открытии самой экстремальной подлёдной жизни окажется за кем-то ещё.