Des chercheurs travaillant à la station de Vostok ont produit l’une des carottes de glace les plus longues du monde en 1998. Une équipe conjointe russe, française et américaine a foré et analysé le noyau, qui mesure 3 623 m (11 886 pieds) de long. Des échantillons de glace provenant de carottes forées près du sommet du lac ont été évalués comme vieux de 420 000 ans. L’hypothèse est que le lac a été scellé de la surface depuis la formation de la calotte glaciaire il y a 15 millions d’années. Le forage de la carotte a été délibérément interrompu à environ 100 m (300 pi) au-dessus de la limite présumée entre la calotte glaciaire et les eaux liquides du lac. Cela visait à empêcher la contamination du lac par la colonne de fréon et de kérosène de 60 tonnes utilisée pour empêcher le forage de s’effondrer et de geler.
À partir de ce noyau, en particulier de la glace qui se serait formée à partir du gel de l’eau du lac à la base de la calotte glaciaire, des microbes extrémophiles ont été trouvés, suggérant que l’eau du lac soutient la vie. Les scientifiques ont suggéré que le lac pourrait posséder un habitat unique pour les bactéries anciennes avec un pool génétique microbien isolé contenant des caractéristiques développées il y a peut-être 500 000 ans.
En janvier 2011, le chef de l’expédition antarctique russe, Valery Lukin, a annoncé que son équipe n’avait plus que 50 m de glace à forer pour atteindre l’eau. Les chercheurs sont ensuite passés à une nouvelle tête de forage thermique avec un fluide d’huile de silicone « propre » pour forer le reste du chemin. Au lieu de forer complètement dans l’eau, ils ont dit qu’ils s’arrêteraient juste au-dessus lorsqu’un capteur de la perceuse thermique détecterait de l’eau libre. À ce moment-là, le foret devait être arrêté et extrait du trou d’alésage. Le retrait de la perceuse abaisserait la pression en dessous, aspirant de l’eau dans le trou pour qu’elle gèle, créant un bouchon de glace au fond du trou. Le forage s’est arrêté le 5 février 2011 à une profondeur de 3 720 m (12 200 pieds) afin que l’équipe de recherche puisse quitter la glace avant le début de la saison hivernale antarctique. L’équipe de forage est partie par avion le 6 février 2011.
Selon le plan, l’été suivant, l’équipe devait à nouveau effectuer des forages pour prélever un échantillon de cette glace et l’analyser. Les Russes ont repris le forage dans le lac en janvier 2012 et ont atteint la surface supérieure de l’eau le 6 février 2012. Les chercheurs ont permis à l’eau du lac de se précipiter de geler dans le trou de forage et des mois plus tard, ils ont collecté des échantillons de carottes de glace de cette glace nouvellement formée et envoyés au Laboratoire de glaciologie et de géophysique environnementale à Grenoble, en France, pour analyse.
Résultats de biologiemodifier
Royaume-Uni et États-UnisModifier
Les scientifiques ont signalé pour la première fois la présence de microbes dans la glace d’accrétion en 1999. Depuis, une équipe différente dirigée par Scott O. Rogers a identifié une variété de bactéries et de champignons provenant de la glace d’accrétion (et non de la couche d’eau sous-glaciaire) collectée lors de projets de forage américains dans les années 1990. Selon lui, cela indique que le lac sous la glace n’est pas stérile, mais contient un écosystème unique. Puis Scott Rogers a publié en juillet 2013 que son équipe avait effectué un séquençage des acides nucléiques (ADN et ARN) et que les résultats avaient permis de déduire les voies métaboliques représentées dans la glace d’accrétion et, par extension, dans le lac. L’équipe a trouvé 3 507 séquences de gènes uniques, et environ 94% des séquences provenaient de bactéries et 6% d’Eukarya. Des classifications taxonomiques (par genre et/ou espèce) ou une identification ont été possibles pour 1 623 des séquences. En général, les taxons étaient similaires aux organismes décrits précédemment dans les lacs, les eaux saumâtres, les milieux marins, le sol, les glaciers, la glace, les sédiments lacustres, les sédiments des grands fonds, les évents thermiques des grands fonds, les animaux et les plantes. Des séquences d’organismes aérobies, anaérobies, psychrophiles, thermophiles, halophiles, alcaliphiles, acidophiles, résistants à la dessiccation, autotrophes et hétérotrophes étaient présentes, y compris un certain nombre d’eucaryotes multicellulaires.
En 2020, Colby Gura et Scott Rogers ont étendu leur étude de la glace d’accrétion du lac Vostok, ainsi que de la glace basale qui s’écoule dans le lac. Ils ont constaté que la glace de base contenait une communauté d’organismes presque complètement différente de celle de la glace d’accrétion du lac, ce qui indique qu’ils signifiaient deux écosystèmes complètement différents. D’autres bactéries et eucaryotes ont été rapportés. La plus grande diversité d’organismes dans la glace du lac était significativement associée (p < 0,05) à des concentrations plus élevées d’ions et d’acides aminés. Alors que leurs travaux antérieurs indiquaient la présence de bactéries qui habitent les intestins des poissons, aucune séquence de poissons n’a été trouvée. Cependant, dans l’étude de 2020, ils ont trouvé une séquence d’ARNr > 97% similaire à celle d’une morue de roche commune le long de la côte de l’Antarctique. Il s’agit du premier signalement d’une espèce de poisson pouvant résider dans le lac Vostok. Le poisson est connu pour produire des protéines antigel.
Cependant, le microbiologiste David Pearce de l’Université de Northumbria à Newcastle, au Royaume-Uni, a déclaré que l’ADN pourrait simplement être contaminé par le processus de forage et non représentatif du lac Vostok lui-même. Les carottes de glace anciennes ont été forées dans les années 1990 pour rechercher des preuves de climats passés enfouis dans la glace, plutôt que pour la vie, de sorte que l’équipement de forage n’a pas été stérilisé. Sergey Bulat, expert du lac Vostok à l’Institut de physique nucléaire de Pétersbourg à Gatchina, en Russie, doute également que l’une des cellules ou des fragments d’ADN des échantillons appartienne à des organismes qui pourraient réellement exister dans le lac. Il dit qu’il est très probable que les échantillons soient fortement contaminés par des tissus et des microbes du monde extérieur.
La possibilité de contamination a été réfutée par Scott Rogers, parce que les mesures de contrôle étaient rigoureuses et que les combinaisons d’organismes trouvés dans chacun des échantillons de glace concordaient avec des organismes vivant dans un lac froid et de la glace (y compris une séquence d’une morue de roche antarctique), et étaient incompatibles avec la contamination introduite lors de l’échantillonnage ou des procédures de laboratoire. De plus, toutes les procédures de laboratoire ont été effectuées en parallèle avec des échantillons de glace du lac Érié, et les deux ensembles de données résultants étaient complètement différents. L’échantillon du lac Érié présentait de nombreux signaux d’habitation humaine, tandis que les échantillons de glace du lac Vostok ne présentaient aucun signal d’habitation humaine. L’échantillon du lac Érié présentait également un profil de phyla bactérien et eucaryote presque complètement différent.
Russie et Francedit
Des scientifiques russes et français ont mené des études d’ADN moléculaire de l’eau du lac Vostok qui était gelée dans le forage, en construisant de nombreuses bibliothèques d’ADN, qui sont des collections de fragments d’ADN permettant aux scientifiques d’identifier à quelles espèces de bactéries peuvent appartenir. Les échantillons prélevés dans le lac contiennent jusqu’à présent environ une partie de kérosène pour 1000 d’eau, et ils sont contaminés par des bactéries précédemment présentes dans le foret et le fluide de forage au kérosène. Jusqu’à présent, les scientifiques ont pu identifier 255 espèces de contaminants, mais ont également trouvé une bactérie inconnue lorsqu’ils ont initialement foré à la surface du lac en 2012, sans correspondance dans aucune base de données internationale, et ils espèrent qu’il pourrait s’agir d’un habitant unique du lac Vostok. Cependant, Vladimar Korolev, chef de laboratoire de l’étude dans la même institution, a déclaré que la bactérie pourrait en principe être un contaminant qui utilise le kérosène — l’antigel utilisé lors du forage — comme source d’énergie.
Les critiques de la communauté scientifique affirment qu’aucune information précieuse ne peut être obtenue tant qu’ils ne peuvent pas tester des échantillons d’eau de lac propres, non contaminés par le fluide de forage. Indépendamment des problèmes de contamination, en mai 2013, l’installation de forage de la station antarctique russe Vostok a été déclarée monument historique en tant que « résultat de la reconnaissance des réalisations de la recherche russe sur l’Antarctique par la communauté scientifique internationale et des opérations uniques d’ouverture du lac sous-glaciaire Vostok effectuées par des scientifiques russes le 5 février 2012. »
En janvier 2015, la presse russe a déclaré que des scientifiques russes avaient réalisé un nouveau forage « propre » dans le lac Vostok à l’aide d’une sonde spéciale de 50 kilogrammes qui collectait environ 1 litre d’eau non frelatée par le liquide antigel. Il était prévu que l’eau monterait de 30 à 40 m dans la partie inférieure du forage, mais en fait, l’eau est montée du lac à une hauteur de plus de 500 m. En octobre de la même année, les travaux ont été suspendus pour cet été austral en raison d’un financement insuffisant par le gouvernement fédéral russe.
Contamination due aux fluides de foragemodifier
Le projet de forage a été contesté par certains groupes environnementaux et scientifiques qui ont soutenu que le forage à l’eau chaude aurait un impact environnemental plus limité. La principale préoccupation est que le lac pourrait être contaminé par l’antigel que les Russes utilisaient pour empêcher le trou de recongélation. Les scientifiques du Conseil national de recherches des États-Unis ont estimé qu’il fallait supposer que la vie microbienne existe dans le lac Vostok et qu’après un si long isolement, toute forme de vie dans le lac nécessite une protection stricte contre la contamination.
La technique de forage originale utilisée par les Russes impliquait l’utilisation de fréon et de kérosène pour lubrifier le trou de forage et l’empêcher de s’effondrer et de geler; 60 tonnes courtes (54 t) de ces produits chimiques ont été utilisées jusqu’à présent sur la glace au-dessus du lac Vostok. D’autres pays, en particulier les États-Unis et la Grande-Bretagne, n’ont pas réussi à convaincre les Russes de ne pas percer le lac tant que des technologies plus propres telles que le forage à eau chaude ne sont pas disponibles. Bien que les Russes affirment avoir amélioré leurs opérations, ils continuent d’utiliser le même forage, qui a déjà été contaminé au kérosène. Selon le chef des expéditions antarctiques russes, Valery Lukin, de nouveaux équipements ont été mis au point par des chercheurs de l’Institut de physique nucléaire de Pétersbourg qui garantiraient que le lac ne soit pas contaminé en cas d’intrusion. Lukin a rassuré à plusieurs reprises les autres pays signataires du Système du Traité sur l’Antarctique que le forage n’affectera pas le lac, arguant qu’en cas de percée, l’eau se précipitera dans le trou de forage, gèlera et scellera les autres fluides.
Certains groupes écologistes restent peu convaincus par ces arguments. La Coalition de l’Antarctique et de l’océan Austral a soutenu que cette manière de forer est une étape profondément erronée qui met en danger le lac Vostok et d’autres lacs sous-glaciaires de l’Antarctique (dont certains scientifiques sont convaincus qu’ils sont liés au lac Vostok). La coalition a affirmé qu ‘ »il serait de loin préférable de s’associer à d’autres pays pour pénétrer dans un lac plus petit et plus isolé avant de réexaminer si la pénétration du lac Vostok est défendable sur le plan environnemental. Si nous sommes sages, le lac sera autorisé à révéler ses secrets en temps voulu. »
Lukin affirme que le forage à l’eau chaude est beaucoup plus dangereux pour la faune microbiotique, car il ferait bouillir les espèces vivantes et perturberait toute la structure des couches d’eau du lac. De plus, le forage à l’eau chaude aurait nécessité plus d’énergie que l’expédition russe n’aurait pu générer dans leur camp éloigné. Cependant, les échantillons d’eau obtenus par l’équipe russe étaient fortement contaminés par du fluide de forage, ils ont donc signalé en mai 2017 qu’il était impossible pour le moment d’obtenir des données fiables sur la composition chimique et biologique réelle de l’eau du lac.