28 січня 1820 року полярна експедиція під керівництвом Фадея Беллінсгаузена та Михаїла Лазарєва на дерев’яних шлюпах «Восток» і «Мирний» досягла берегів Південної Землі. До цього моменту Антарктида залишалася останньою білою плямою на нашій планеті, а багато сучасників навіть не вірили в існування земної тверді у цих широтах. Цікаво, що на британських картах кінця XVIII століття тут був позначений лише безмежний океан. Однак, попри успіх Російської антарктичної експедиції, уперше людина ступила на материк лише через 80 років.
200 років великих відкриттів — від експедицій «героїчного століття» до наших днів
Річ у тім, що за своїми природними умовами Антарктида — найворожіший для людини континент. Вона вирізняється вкрай суворим кліматом — середньодобові температури взимку сягають -60 °C — -75 °C, а влітку — -30 °C — -50 °C. У 2010 році в результаті аналізу супутникових даних NASA зафіксувала найнижчу температуру повітря на Землі за всю історію спостережень — -93,2 °C. Крім того, Антарктида є найвищим материком — її висота складає 2000 м над рівнем моря, при цьому потужність льодового покриву становить 3-4 км. Полярники, які працюють на станціях, розташованих у глибині материка, по суті, перебувають у таких самих умовах, що й високогірні альпіністи —– розріджене повітря, екстремально низькі температури, нестача кисню, високий рівень сонячної радіації та сильні холодні вітри.
Перша в історії антарктична полярна станція була заснована 1898 року на березі мису Адер Британською антарктичною експедицією, яку очолював норвезький дослідник Карстен Борхгревінк. Цікаво, що ця хатина добре збереглася до наших днів та відкрита для відвідування туристами.
Перша кам’яна споруда в Антарктиді була побудована на острові Лорі Шотландською антарктичною експедицією під керівництвом Вільяма Спірса Брюса у 1903 році. У цій будівлі могли цілий рік жити та працювати шість полярників. Пізніше, 1906 року, британці передали її у постійне користування Аргентині. Відтоді станція під назвою Оркадас офіційно є найстарішою та діє безперервно.
У 1943-1945 роках під час Британської експедиції було засновано три полярні станції: на острові Десепшен (1943), на узбережжі Землі Ґреяма (1944) та на березі Затоки Надії (1945). Вони стали першими стаціонарними базами, побудованими на антарктичному континенті. Після завершення Другої світової війни почалася потужна хвиля досліджень південного континенту різними країнами. У 1947-1948 роках були засновані чилійські антарктичні станції Артуро Прат і Хенераль-Бернардо-О’Хіггінс, у 1954-му — австралійська Моусон, у 1956-му — французька Дюмон-д’Юрвіль, американська Мак-Мердо, а також радянська — Мирний. У 1996 році, за сприяння Британської Антарктичної служби (котра за символічну ціну в один фунт стерлінгів продала свою станцію Фарадей), Україна поповнила лави країн, які мають на південному материку свою власну станцію. Вона дістала назву Академік Вернадський на честь першого президента Академії наук України.
Нині в Антарктиді розташовані майже 50 постійних та 40 сезонних полярних станцій, що належать 27 країнам. Упродовж року на них проживають від 1 до 4 тисяч осіб. Наукові співробітники невтомно проводять геолого-геофізичні, палеонтологічні, метеорологічні, океанографічні та медико-біологічні дослідження.
Флора та фауна Антарктиди десятки мільйонів років тому — палеореконструкції, що вражають
Природний світ Антарктиди у наш час вирізняється своєю самобутністю та унікальністю. На особливу увагу заслуговує антарктична крижана риба Champsocephalus gunnari, яка була виявлена у 1928 році біологом Дитлефом Рустедом, котрий назвав її «білою рибою-крокодилом». Вона має великі очі, об’ємний рот, повний зубів, а також прозорі плавці, які нагадують довге пір’я. За своїм забарвленням риба дуже бліда, а деякі частини її тіла — повністю прозорі. Зябра також незвичайні — білого кольору і за консистенцією нагадують йогурт.
Крижана риба унікальна також і тим, що її організм зовсім не виробляє гемоглобін і червоні кров’яні тільця, через що її кров не червона, а напівпрозора біла. У крові цієї дивовижної істоти утворюються кристали льоду, що було би смертельним для багатьох інших видів. Річ у тім, що Champsocephalus gunnari здатний виробляти спеціальний білок-антифриз, який не дає вже утвореним крижинкам стати центром кристалізації, що призвело би до повного замерзання риби. Кров та міжклітинна рідина залишаються рідкими. Саме ця особливість дозволила крижаній рибі адаптуватися до суворих умов Південного Льодовитого океану, що омиває Антарктику — коли температура води влітку складає приблизно +1,5 °C і -1,8 °C взимку (як відомо, океанічна вода замерзає за температур, нижчих за нуль). Повністю замерзнути крижана риба може тільки за температури -6 °C. Вона є яскравим прикладом того, як жива природа здатна успішно адаптуватися до екстремальних умов навколишнього середовища.
Варто зазначити, що протягом довгої історії життя Землі, що складає майже 4,5 мільярда років, Антарктида не завжди була суворим холодним континентом. Більш ніж 170 мільйонів років тому вона була частиною суперконтиненту Гондвана, а самостійним материком із сучасними обрисами стала лише приблизно 25 мільйонів років тому.
Палеонтологічні знахідки дозволяють скласти уявлення про фауну Антарктиди епохи раннього юрського періоду (194 —188 мільйонів років тому). Так, 1991 року американський геолог Девід Елліот під час розкопок на горі Керкпатрік, поблизу Льодовика Бірдмора, знайшов скам’янілі рештки невідомого раніше виду динозавра — кріолофозавра, що вирізнявся унікальним поперечним гребенем, через який його неофіційно назвали «елвісзавр» з натяком на зачіску Елвіса Преслі. Скам’янілості були офіційно описані у 1994 році. На думку фахівців, довжина древнього ящера становила 6-8 м, а маса могла сягати 900 кг. Пізніше на місці розкопок також були знайдені залишки крупних прозауропод, а також птерозаврів і синапсид-тритилодонтів.
У 2012 році фахівці, які працюють під егідою Об’єднаної програми з вивчення світового океану, змогли дістатися буквально «до дна» періоду еоцену (55 мільйонів років тому), здійснивши бурові роботи у шельфовій зоні Землі Вілкса на східному узбережжі Антарктиди. Установка пробурила один кілометр осадових порід, завдяки чому на поверхню вдалося підняти пробу, в якій знайшли пилок і спори рослин (споріднених із сучасними баобабом та макадамією), а також залишки одноклітинних організмів, що допомогло скласти уявлення про тогочасну природу на материку.
На думку вчених, в ту епоху територія сучасної Антарктиди була розташована значно північніше, ближче до субекваторіальних широт, та характеризувалася субтропічним кліматом. Взимку температура складала майже 10°C, а влітку могла підніматися до 25 °C. Варто зазначити, що на той час середня температура на усій території Землі була на 5 градусів вища, ніж зараз. Також не було такої різкої відмінності між екватором і полюсами. Цей кліматичний період вважається найтеплішим на Землі за останні 65 мільйонів років. При цьому концентрація вуглекислого газу в атмосфері перевищувала сучасну більш ніж удвічі. Антарктида була суцільно вкрита лісами та заселена різноманітними древніми формами життя (зокрема першими сучасними ссавцями), причому у прибережних частинах континенту росли пальми, а ближче до полюса — хвойні дерева (араукарії) та бук.
Дослідження глибинних підкрижаних озер Антарктиди — науковий виклик XXI століття
Кінець 90-х років XX — нульові роки XXI століття ознаменувалися для Антарктиди дивовижними відкриттями. Спершу російські вчені на полярній станції «Восток» знайшли підкрижане озеро, що не замерзає — найбільше з виявлених на сьогодні антарктичних озер, яке вміщує приблизно 5400 км³ води. Це всього в 3,5 раза менше, ніж у Байкалі — найбільшій прісноводній водоймі нашої планети. Озеро Восток розташоване під крижаним щитом завтовшки 4 км. Його унікальність полягає у тому, що на думку вчених, воно було ізольоване від земної поверхні впродовж кількох мільйонів років.
У 2006 році американські геофізики Робін Белл та Майкл Штудінгер оголосили про відкриття другого та третього за розмірами підкрижаних озер площею 2000 км² та 1600 км², що розташовані на глибині майже 3 км від поверхні континенту. На сьогодні в Антарктиді вже виявлено приблизно півтори сотні таких об’єктів. Ці глибинні підкрижані озера викликали чималу зацікавленість у науковій спільноті. Мікробіологи висловили припущення, що у таких водоймах цілком можуть мешкати живі організми, оскільки там існують усі необхідні для цього фактори.
Нещодавно вчені з Мічиганського технологічного університету зібрали зразки води з підкрижаного озера Вілланс, що розташоване у Західній Антарктиді та залягає на глибині майже 800 метрів під поверхнею. Дослідження дозволило дізнатися більше про умови, до яких може адаптуватися мікробне життя. Відомо, що ключовим елементом живлення для мікроорганізмів є органічний вуглець.
Розрахунки дослідників показали, що підкрижані озера містять у 50-55 разів більше вуглецю, ніж мінімальна кількість, необхідна для підтримки мікробного життя. Іншими сприятливими факторами є достатньо висока температура води (3°С на межі «вода-крига» та до 10°С на глибині), а також високий вміст кисню (приблизно у 50 разів вищий, ніж у звичайній прісній воді). Дослідники припускають, що вода озер збагачується киснем за рахунок верхніх шарів льоду, які поступово опускаються на глибину, а тепло генерується підземними геотермальними джерелами. Температура приповерхневого шару озерної криги не перевищує -7°С, що є нижньою межею для метаболічної активності відомих науці бактерій. Згідно з розрахунками, тиск води в озері складає більш ніж 300 атмосфер, однак мікроорганізми цілком могли би пристосуватися і до таких умов. Адаптуючись, вони можуть мати унікальні властивості, оскільки були ізольовані від решти біосфери впродовж дуже тривалого періоду, тому еволюційні процеси там відбувалися незалежно. Вчені вважають, що дослідження таких замкнених екосистем дозволять розширити знання не лише про Землю, але й зможуть слугувати ключем до розуміння можливості існування життя на інших об’єктах Сонячної системи, у межах яких склалися умови, схожі з антарктичними.
Ще 1989 року спільними зусиллями радянських, французьких та американських дослідників над озером Восток, розташованим поблизу магнітного полюса Антарктиди, стала розроблятися глибинна свердловина 5Г-1. Впродовж мільйонів років водойма була ізольована від зовнішнього світу і жила своїм відокремленим життям. У 2015 році російським полярникам вдалося повністю пробурити крижану товщу над озером і досягти його поверхні на позначці 3769,3 метра, піднявши на землю два крижаних керни. На глибині понад два кілометри у зразках були виявлені мікроорганізми. У намерзлій на буровій колонці воді була знайдена бактерія, що отримала назву w123-10. На початку жовтня 2016 року оприлюднили інформацію про унікальність знайденого мікроорганізму — бактерія має генетичну подібність до відомих сучасній науці живих істот на 86%.
Істота w123-10 стала другою бактерією, знайденою під час буріння озера Восток. Перша була відкрита у 2004 році російськими та французькими вченими, які на глибинах 3607 та 3561 метрів виявили сигнали термофільної бета-протеобактерії Hydrogenophilaceae thermoluteolus, що здатна існувати за температури 50 °C. Виявлення цієї бактерії призвело до перегляду загальноприйнятих сучасних тектонічних моделей Антарктиди та стало свідченням наявності у її підкрижаних озерах геотермальних джерел. Наявні дані вказують, що найвірогіднішими кандидатами на життя у підкрижаному озері є хемоавтотрофні бактерії — зокрема, метаногенні архебактерії та сульфат-редукуючі бактерії. Саме такі істоти змогли би вижити у повній темряві та за надлишку кисню. Однак вчені досі вивчали лише кригу першого типу, у той час як активне життя у озері Восток, якщо воно й існує, скоріш за все протікає ближче до його дна, якого дослідники ще не досягли.
Якщо у підкрижаному озері Восток життя справді є, воно, напевно, влаштоване вкрай своєрідно. Вчені-астробіологи вважають, що схожі умови для потенційних організмів існують у підкрижаних океанах супутників Юпітера (Ганімеда, Каллісто та Європи), Сатурна (Діони й Енцелада), а також на полюсах Марсу. Таким чином, дослідження підкрижаних антарктичних озер дозволяє вже на Землі багато дізнатися про потенційне життя у холодних світах Сонячної системи.
Пошуки позаземного життя за межами планет земної групи. Амбіційні плани на найближчі роки
Оскільки Юпітер перебуває ближче до Землі, ніж Сатурн, останнім часом увага вчених прикута до детального вивчення його супутників, особливо Європи (інша назва — Юпітер ІІ). Цей невеликий за космічними масштабами об’єкт (менший за Місяць) вперше виявив у 1610 році Галілео Галілей за допомогою телескопа. Починаючи з кінця минулого століття, проводяться активні спостереження за Європою з використанням космічних апаратів.
На сьогодні нам відомо, що маса Європи більша, ніж в усіх відомих супутників Сонячної системи (середня щільність складає 3,013 г/см³), що вказує на те, що вона складається в основному із силікатних порід, а в центрі міститься залізне ядро. Таким чином, за складом Європа схожа на планети земної групи. Для неї характерна вкрай розріджена атмосфера, яка містить переважно кисень. Поверхня супутника складається з криги завтовшки від 80 до 170 кілометрів і є однією з найрівніших у Сонячній системі. Існує наукова гіпотеза, згідно з якою під льодом Європи розташований підкрижаний солоний океан. За підрахунками вчених, його об’єм може складати 3⋅1018 м³, що вдвічі перевищує об’єм світового океану Землі.
На підтвердження цієї гіпотези наводяться результати, отримані у 2019 році американськими астрономами за допомогою телескопа Габбл та встановленого на ньому спектрометрі STIS. З’ясувалося, що поверхня Європи вкрита шаром хлориду натрію (або звичайної кухонної солі), який піддавався впливу космічного випромінювання, тому супутник має таке незвичайне жовто-коричневе забарвлення. Вчені передбачають, що прихований у надрах Європи солоний океан може зігріватися гідротермальними джерелами та бути потенційно придатним для зародження життя. Опосередкованим свідченням на користь існування океану є наявність на Європі магнітного поля, виявленого за допомогою автоматичного космічного апарата NASA «Галілео» (пропрацював на орбіті Юпітера з 1995 до 2003 року).
На сьогодні Європа розглядається як одне з основних місць Сонячної системи, де можливе існування позаземного життя. У 2009 році професор Аризонського університету Річард Грінберг вирахував, що кількість кисню в океані Європи може бути достатньою для підтримки розвиненого життя. За його розрахунками, кисень, що вивільняється під час розкладання льоду під впливом космічних променів, може проникати до океану в процесі перемішування шарів криги за рахунок геологічних процесів, а також крізь тріщини у корі. За оцінками Грінберга, через цей процес протягом кількох мільйонів років концентрація кисню в океані Європи могла сягнути величин, що є значно вищими, ніж в океанах Землі. Це дозволило б Європі підтримувати не тільки мікроскопічне анаеробне життя, але й більші аеробні організми такі, як риби. Проте варто зазначити, що нині поки не було виявлено жодних ознак існування життя на цьому супутнику, але ймовірна присутність рідкої води спонукає направляти туди дослідницькі експедиції для більш ретельного дослідження.
В останні роки було розроблено декілька перспективних проєктів з вивчення Європи за допомогою космічних апаратів. Одна з пропозицій, що була висунута у 2001 році, спирається на створення великого атомного «плавлячого зонду» («Кріобота»), який мав би плавити поверхневу кригу, доки не досягне підповерхневого океану. Після досягнення ним води був би запущений автономний підводний апарат («Гідробот»), який зібрав би необхідні зразки та відправив їх на Землю. При цьому, як «Кріобот», так і «Гідробот», мали би піддаватися надзвичайно ретельній стерилізації з метою уникнення потрапляння земних організмів та запобігання забрудненню підповерхневого океану. На жаль, ця місія поки що не досягла серйозного етапу планування.
На сьогодні NASA спільно з Європейським космічним агентством працюють над розробкою автоматичної міжпланетної станції Europa Clipper, призначеної для вивчення Європи з точки зору можливості існування життя в межах цього космічного об’єкта. Реалізація проєкту відбудеться у середині 2020-х років. Запуск апарата для вивчення трьох супутників Юпітера (Ганімеда, Каллісто та Європи) — Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) — запланований на 2023 рік. Цілком можливо, що у найближчому майбутньому ми станемо свідками нових дивовижних досягнень, що ознаменують початок нової віхи в історії людства — «технологічного століття космічних відкриттів».
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
