I ricercatori che lavoravano alla stazione di Vostok hanno prodotto una delle carote di ghiaccio più lunghe del mondo nel 1998. Un team congiunto russo, francese e statunitense ha perforato e analizzato il nucleo, che è lungo 3,623 m (11,886 ft). Campioni di ghiaccio da nuclei perforati vicino alla cima del lago sono stati valutati per essere vecchio come 420.000 anni. L’ipotesi è che il lago sia stato sigillato dalla superficie da quando la calotta glaciale si è formata 15 milioni di anni fa. La perforazione del nucleo è stata deliberatamente interrotta a circa 100 m (300 ft) sopra il confine sospetto tra la calotta glaciale e le acque liquide del lago. Questo è stato quello di prevenire la contaminazione del lago con la colonna di 60 tonnellate di Freon e cherosene utilizzato per impedire il pozzo da collassare e congelamento sopra.
Da questo nucleo, in particolare dal ghiaccio che si pensa si sia formato dall’acqua del lago che si congela sulla base della calotta glaciale, sono stati trovati microbi estremofili, suggerendo che l’acqua del lago supporta la vita. Gli scienziati hanno suggerito che il lago potrebbe possedere un habitat unico per i batteri antichi con un pool genetico microbico isolato contenente caratteristiche sviluppate forse 500.000 anni fa.
Nel gennaio 2011, il capo della Spedizione antartica russa, Valery Lukin, ha annunciato che la sua squadra aveva solo 50 m (200 ft) di ghiaccio da perforare per raggiungere l’acqua. I ricercatori sono quindi passati a una nuova testa di trapano termico con un fluido di olio di silicone “pulito” per perforare il resto del percorso. Invece di perforazione tutta la strada in acqua, hanno detto che si fermerebbero appena sopra di esso quando un sensore sul trapano termico rilevato acqua libera. A quel punto, il trapano doveva essere fermato ed estratto dal foro. La rimozione del trapano abbasserebbe la pressione sotto di esso, attingendo acqua nel foro da lasciare congelare, creando una spina di ghiaccio nella parte inferiore del foro. La perforazione si è interrotta il 5 febbraio 2011 a una profondità di 3.720 m (12.200 ft) in modo che il team di ricerca potesse uscire dal ghiaccio prima dell’inizio della stagione invernale antartica. La squadra di perforazione è partita in aereo il 6 febbraio 2011.
Secondo il piano, l’estate seguente, il team doveva eseguire nuovamente il drill down per prendere un campione di quel ghiaccio e analizzarlo. I russi hanno ripreso la perforazione nel lago nel gennaio 2012 e hanno raggiunto la superficie superiore dell’acqua il 6 febbraio 2012. I ricercatori hanno permesso l’acqua del lago impetuoso di congelare all’interno del foro e mesi dopo, hanno raccolto campioni di nucleo di ghiaccio di questo ghiaccio di nuova formazione e inviati al Laboratorio di Glaciologia e geofisica ambientale a Grenoble, in Francia, per l’analisi.
Risultati biologicimodifica
Regno Unito e Stati UnitiModifica
Gli scienziati hanno riportato per la prima volta prove di microbi nel ghiaccio di accrescimento nel 1999. Da allora, un team diverso guidato da Scott O. Rogers ha identificato una varietà di batteri e funghi dal ghiaccio di accrescimento (non dallo strato d’acqua subglaciale) raccolti durante i progetti di perforazione degli Stati Uniti negli 1990. Secondo lui, questo indica che il lago sotto il ghiaccio non è sterile ma contiene un ecosistema unico. Poi Scott Rogers ha pubblicato nel luglio 2013 che il suo team ha eseguito acido nucleico (DNA e RNA) sequenziamento ed i risultati hanno permesso deduzione delle vie metaboliche rappresentate nel ghiaccio di accrescimento e, per estensione, nel lago. Il team ha trovato 3.507 sequenze geniche uniche e circa il 94% delle sequenze proveniva da batteri e il 6% da Eukarya. Classificazioni tassonomiche (a genere e/o specie) o identificazione sono stati possibili per 1.623 delle sequenze. In generale, i taxa erano simili a organismi precedentemente descritti da laghi, acqua salmastra, ambienti marini, suolo, ghiacciai, ghiaccio, sedimenti lacustri, sedimenti di acque profonde, bocche termiche di acque profonde, animali e piante. Erano presenti sequenze di organismi aerobici, anaerobici, psicofili, termofili, alofili, alcalifilici, acidofili, resistenti all’essiccazione, autotrofi ed eterotrofi, incluso un numero di eucarioti multicellulari.
Nel 2020, Colby Gura e Scott Rogers hanno esteso il loro studio sul ghiaccio di accrescimento del lago Vostok, così come sul ghiaccio basale che scorre nel lago. Hanno scoperto che il ghiaccio basale conteneva una comunità quasi completamente diversa di organismi rispetto a quelli trovati nel ghiaccio di accrescimento del lago, indicando che significavano due ecosistemi completamente diversi. Sono stati riportati altri batteri ed eucarioti. La più alta diversità di organismi nel ghiaccio del lago è stata significativamente associata (p<0,05) a concentrazioni più elevate di ioni e amminoacidi. Mentre il loro lavoro precedente indicava la presenza di batteri che abitano l’intestino dei pesci, non sono state trovate sequenze di pesci. Tuttavia, nello studio del 2020, hanno trovato una sequenza rRNA che era >97% simile a quella di un merluzzo roccioso comune lungo la costa dell’Antartide. Questo è il primo rapporto di una specie di pesce forse residente nel lago Vostok. Il pesce è noto per produrre proteine antigelo.
Tuttavia, il microbiologo David Pearce dell’Università di Northumbria a Newcastle, Regno Unito, ha dichiarato che il DNA potrebbe essere semplicemente contaminazione dal processo di perforazione e non rappresentativo del lago Vostok stesso. Le vecchie carote di ghiaccio sono state perforate negli 1990 per cercare prove di climi passati sepolti nel ghiaccio, piuttosto che per la vita, quindi l’attrezzatura di perforazione non è stata sterilizzata. Anche Sergey Bulat, esperto del lago Vostok presso l’Istituto di fisica nucleare di Petersburg a Gatchina, in Russia, dubita che una qualsiasi delle cellule o dei frammenti di DNA nei campioni appartenga a organismi che potrebbero effettivamente esistere nel lago. Dice che è molto probabile che i campioni siano fortemente contaminati da tessuti e microbi dal mondo esterno.
La possibilità di contaminazione è stata confutata da Scott Rogers, perché le misure di controllo erano rigorose e le combinazioni di organismi trovati in ciascuno dei campioni di ghiaccio erano coerenti con organismi che vivevano in un lago freddo e ghiaccio (inclusa una sequenza da una roccia antartica cod), ed erano incoerenti con la contaminazione introdotta durante il campionamento o dalle procedure di laboratorio. Inoltre, tutte le procedure di laboratorio sono state eseguite in parallelo con campioni di ghiaccio del lago Erie e i due set di dati risultanti erano completamente diversi. Il campione del Lago Erie mostrava molti segnali di abitazione umana, mentre i campioni di ghiaccio del Lago Vostok non mostravano segnali di abitazione umana. Il campione di Lake Erie aveva anche un profilo quasi completamente diverso di phyla batterico ed eucariotico.
Russia e Franciaedit
Scienziati russi e francesi hanno condotto studi molecolari sul DNA dell’acqua del lago Vostok congelata nel pozzo, costruendo numerose librerie di DNA, che sono raccolte di frammenti di DNA che consentono agli scienziati di identificare a quali specie di batteri possono appartenere. I campioni prelevati dal lago finora contengono circa una parte di cherosene per 1000 di acqua e sono contaminati da batteri precedentemente presenti nella punta del trapano e nel fluido di perforazione del cherosene. Finora, gli scienziati sono stati in grado di identificare 255 specie contaminanti, ma hanno anche trovato un batterio sconosciuto quando inizialmente hanno perforato la superficie del lago nel 2012, senza corrispondenze in nessun database internazionale, e sperano che possa essere un abitante unico del lago Vostok. Tuttavia, Vladimar Korolev, il capo del laboratorio dello studio presso la stessa istituzione, ha affermato che i batteri potrebbero in linea di principio essere un contaminante che utilizza il cherosene—l’antigelo usato durante la perforazione—come fonte di energia.
I critici della comunità scientifica affermano che non si possono ottenere informazioni preziose finché non si possono testare campioni puliti di acqua del lago, incontaminata dal fluido di perforazione. Indipendentemente dai problemi di contaminazione, nel maggio 2013 l’impianto di perforazione presso la stazione antartica russa di Vostok è stato dichiarato monumento storico come ” il risultato del riconoscimento dei risultati della ricerca russa dell’Antartide da parte della comunità scientifica internazionale e delle operazioni uniche sull’apertura del lago subglaciale Vostok eseguite da scienziati russi il 5 febbraio 2012.”
Nel gennaio 2015, la stampa russa ha dichiarato che gli scienziati russi hanno realizzato un nuovo pozzo “pulito” nel lago Vostok utilizzando una speciale sonda da 50 chilogrammi che ha raccolto circa 1 litro di acqua non adulterata dal liquido antigelo. Si prevedeva che l’acqua sarebbe salita di 30-40 m nella parte inferiore del pozzo, ma in realtà l’acqua è salita dal lago ad un’altezza di oltre 500 m. Nell’ottobre dello stesso anno, il lavoro è stato sospeso per quell’estate meridionale a causa di finanziamenti insufficienti da parte del governo federale russo.
Contaminazione dovuta ai fluidi di perforazionemodifica
Il progetto di perforazione è stato contrastato da alcuni gruppi ambientalisti e scienziati che hanno sostenuto che la perforazione con acqua calda avrebbe un impatto ambientale più limitato. La preoccupazione principale è che il lago potrebbe contaminarsi con l’antigelo che i russi usavano per impedire il ricongelamento del foro. Gli scienziati del Consiglio nazionale delle Ricerche degli Stati Uniti hanno assunto la posizione che si dovrebbe presumere che la vita microbica esista nel lago Vostok e che dopo un lungo isolamento, qualsiasi forma di vita nel lago richieda una protezione rigorosa dalla contaminazione.
La tecnica di perforazione originale impiegata dai russi prevedeva l’uso di Freon e cherosene per lubrificare il pozzo e impedirne il collasso e il congelamento; 60 tonnellate corte (54 t) di queste sostanze chimiche sono state finora utilizzate sul ghiaccio sopra il lago Vostok. Altri paesi, in particolare gli Stati Uniti e la Gran Bretagna, non sono riusciti a convincere i russi a non perforare il lago fino a quando non saranno disponibili tecnologie più pulite come la perforazione con acqua calda. Anche se i russi affermano di aver migliorato le loro operazioni, continuano a utilizzare lo stesso pozzo, che è già stato contaminato con cherosene. Secondo il capo delle spedizioni antartiche russe, Valery Lukin, sono state sviluppate nuove attrezzature dai ricercatori dell’Istituto di fisica nucleare di Pietroburgo che garantirebbero che il lago rimanga incontaminato dopo l’intrusione. Lukin ha più volte rassicurato altre nazioni firmatarie al Sistema Trattato antartico che la perforazione non influenzerà il lago, sostenendo che su breakthrough, l’acqua si precipiterà il pozzo, congelare, e sigillare gli altri fluidi fuori.
Alcuni gruppi ambientalisti non sono convinti da queste argomentazioni. L’Antarctic and Southern Ocean Coalition ha sostenuto che questo modo di trivellare è un passo profondamente fuorviante che mette in pericolo il lago Vostok e altri laghi subglaciali in Antartide (che alcuni scienziati sono convinti siano interconnessi con il lago Vostok). La coalizione ha affermato che ” sarebbe di gran lunga preferibile unirsi ad altri paesi per penetrare in un lago più piccolo e più isolato prima di riesaminare se la penetrazione del lago Vostok è sostenibile dal punto di vista ambientale. Se siamo saggi, il Lago sarà permesso di rivelare i suoi segreti a tempo debito.”
Lukin afferma che la perforazione di acqua calda è molto più pericolosa per la fauna microbiotica, poiché farebbe bollire le specie viventi, oltre a disturbare l’intera struttura degli strati d’acqua del lago. Inoltre, la perforazione con acqua calda avrebbe richiesto più energia di quella che la spedizione russa avrebbe potuto generare nel loro accampamento remoto. Tuttavia, i campioni d’acqua ottenuti dal team russo erano fortemente contaminati dal fluido di perforazione, quindi a maggio 2017 hanno riferito che era impossibile in questo momento ottenere dati affidabili sulla reale composizione chimica e biologica dell’acqua del lago.