K tajemství největšího subglaciálního jezera zbývají desítky metrů  
Každým dnem se vrtná hlavice probojuje asi o tři metry blíž k hladině jezera Vostok, po miliony let izolovaného pod 4kilometrovou vrstvou antarktického kontinentálního ledovce. Zbývá posledních necelých 100 metrů.

 

Zvětšit obrázek
Letecká radarová měření umožnila zmapovat topografii Antarktidy bez ledového krunýře (A, B). Mapka B představuje jak by terén při současném převýšení zalilo moře se současnou výškou hladiny. Spodní dva obrázky (C, D) jsou mapy i s ledovci. Červený rámeček lokalizuje ruskou stanici Vostok i jezero 4 km pod ní. Kredit: (A) Robert A. Rohde

Zatímco Arktida není kontinentem a představuje jenom polární ledovou čepici na hladině Severního ledového oceánu, Antarktida je pevninou. Západoantarktická riftová zóna rozděluje tento jižní kontinent na dvě topograficky, ale do velké míry i geologicky odlišné části.


Východní Antarktida představuje zbytek prastarého prekambrického štítu, stabilní část kontinentální kůry tvořené horninami, jejichž věk dosahuje až 3 miliardy let. Z geologického hlediska jde převážně o metamorfity (ruly, břidlice), které vznikly proměnou původních žul. Toto krystalinické jádro pokrývají mladší sedimentární horniny - vápence a pískovce.


Západní Antarktida je zcela jiným světem. Je doslova složena z malých mikrodesek, jakýchsi úlomků kontinentální kůry, které v průběhu posledních 500 milionů let přirazily k desce dnešní Východní Antarktidy. Posledním dílkem této skládačky byl Antarktický poloostrov - kousek současné Jižní Ameriky, jenž sem dopravily síly pohánějící deskovou tektoniku. Z geologického hlediska představuje pokračování And, vyvrásněných před 60 až 80 miliony let. Budují ho mladé krystalické a vulkanické horniny i proměněné sedimenty. Právě tyto srážky vyvolaly tektonické procesy, při nichž se ve východní části zvedly oblasti prastaré kůry a došlo k proměně původních žul. V kontaktní zóně vyrostlo 3 300 km dlouhé pásmo Transantarktického pohoří. Samozřejmě, že si kolize odnesly i západní mikrodesky a místy, zejména na okrajích se také zkrabatily. Dnešní podobu Antarktida nabyla před 25 miliony let.

Zvětšit obrázek
Vrcholky hor pohřbené v antarktickém ledovci. Další hezké snímky zde. Zdroj: British Antarctic Survey

Plánování geologického průzkumu je zde nesmírně složité po všech stránkách. Ale největší komplikace představují ledovce, jež pokrývají celé území s výjimkou 0,32 %, což jsou převážně vrcholky některých hor. Ledový krunýř má v západní části průměrnou tloušťku 1,3 km, ve východní je to o téměř kilometr více. Dosud největší vrstva změřená radarem sahá do hloubky 4 776 m. Fosilizované zbytky rostlin však dokazují, že v průběhu pliocénu a začátkem pleistocénu (před 5 až 2 miliony let) na kontinentální ledovce několikrát zaútočilo výrazné oteplení a průměrná teplota vystoupila o tři stupně nad její dnešní hodnotu. I tak ale za posledních několik milionů let ve Východní Antarktidě ledový příkrov nikdy zcela neroztál.

 

Zvětšit obrázek
Vostok – dosud nejhlubší ledovcový vrt. K dosažení hladiny stejnojmenného jezera mu chybí necelých 100 metrů. Vědci předpokládají, že jezero vzniklo na aktivní tektonické linii a vodu v tekutém stavu udržuje tlak 4kilometrové vrstvy ledu, ale hlavně geotermální teplo. Do jezera pomalu přitéká voda z ledovce a vytlačuje tu původní. Kredit: M. Studinger / Lamont-Doherty Earth Observatory

 

V antarktickém létě, v prosinci 1957, byla na rozlehlé ledové pláni vybudována ruská, vlastně tehdy ještě sovětská výzkumná stanice Vostok (78° j.z.š/ 106° v.z.d.). Je to bezpochyby nejdrsnější místo, kde pobývají lidé. 21. července 1983 zde teplota klesla na nejnižší zaznamenanou teplotu: -89,2 °C. Jak pozdější průzkum odhalil, pod stanicí je 4 kilometrová vrstva ledu, jež neleží na skalním podloží, nýbrž na hladině obrovského sladkovodního jezera vyplňujícího prohlubeň v předpolí Gamburcevova pohoří se štíty sahajícími 3 km nad hladinu moře, ale desítky až stovky metrů pod sněhobílý povrch. Je to v ledu ukrytý svět dynamických tvarů odrážejících nedávnou tektonickou činnost. Jeho topografii vědci mapují nepřímo, pomocí leteckých radarových a pozemních seizmických měření. Ty potvrdily, že jezero Vostok s rozměry 250 x 50 km, rozlohou asi 10 tisíc km2 a hloubkou od 200 do asi 800 m je největším antarktickým subglaciálním („podledovcovým“) jezerem mezi asi 200 doposud vyčtených z dat geofyzikálních měření. V žebříčku všech jezer planety mu přináleží šesté místo. Vzniklo na tektonicky aktivním zlomu před asi 35 miliony let. Vodu v tekutém stavu udržuje geotermální teplo prostupující horninou a tlak 4kilometrového ledovce, který chrání i před extrémním chladem spodních vrstev atmosféry nad Antarktidou.

Zvětšit obrázek
Jezero Vostok je mnohem lépe vidět z nízké oběžné dráhy než z povrchu Země. Zdroj: stránky M. Studingera

 

Na stanici Vostok se již od roku 1970 realizují průzkumné vrty, jejichž jádra zpočátku sloužila na rekonstrukci pozemského klimatu jenom v poslední době ledové. V roce 1984 výzkumníci začali vrtat hlouběji. V roce 1993 jeden z vrtů dosáhl hloubku 2 755 m, kde se další práce pozastavily až do roku 2005, kdy pokračovaly do hloubky 3 623 m. Teď se s největší opatrností vrtá dál a při hloubce 3 650 m se odhaduje, že k hladině jezera Vostok chybí necelých 100 m. Vrtné jádro již nelze odpovědně použít pro rekonstrukci klimatu, protože ze skalních svahů do jezera neustále pomalu přitéká voda z ledu tajícího na styku s horninou v spodní vrstvě ledovce. To ale způsobuje, že původní voda z jezera je vytlačována vzhůru do ledového nadloží, vymrzá a putuje pryč s pomalu se posouvajícím ledovcem. Podle glaciologa Robina Bella z Lamont-Doherty Earth Observatory, který se s ruskými kolegy tři roky věnoval intezivnímu studiu jezera, se tímto koloběhem každých asi 13 300 let vymění voda v celém jeho objemu. Ta, která pronikne do vrstvy ledu nad hladinou, deformuje v ní paleoklimatologické záznamy. To se týká spodního, asi 200metrového horizontu. Ale prvních 3 a půl kilometru ledového válce - vrtného jádra - je jedním z nejdůležitějších zdrojů dat pro analýzy změn klimatu a obsahu atmosférických plynů pro období posledních 4 cyklů doby ledové a meziledové.

 

Zvětšit obrázek
Do jezera Vostok vtéká voda z ledu tajícího pod tlakem nadloží na kontaktu s horninou, jež přenáší zbytky vnitřní geotermální energie. Tím se část vody z jezera vytlačuje do nadložního ledu, zamrzá a putuje s pomalu posouvajícím se ledovcem. Voda v jezeře se tak neustále vyměňuje. V průběhu asi 13 300 let se zcela obnoví. Zdroj: stránky M. Studingera

Teď je tedy hlavním cílem vrtání voda jezera. V Antarktidě, kde nastala letní pracovní sezona, hloubení pokračuje rychlostí maximálně 4 metry za den. Znamená to, že by se hladiny mohlo dosáhnout již letos. Když bude vrtná hlavice od ní vzdálená jen asi 20 metrů, vymění se za speciální zařízení s ohřívaným hrotem, osvětlením a kamerou. Samozřejmě, že se plánuje odběr vzorků vody i sedimentů ze dna. Ale to je již plán na příští antarktické léto pro dálkově ovládané robotické zřízení. Vše musí proběhnout za přísných opatření, chránících subglaciální vodní říši před případnou kontaminací.


Otázka, zda se v temné chladné a díky nízké teplotě a vysokému tlaku extrémně okysličené vodě podaří objevit nové druhy endemických extrémofilů, vzrušuje. I když mnozí vědci s předběžnou opatrností předpokládají, že v těchto drastických podmínkách postižených i nedostatkem živin žádné bakterie nemají šanci, doposud se ve všech vrstvách ledu našly stopy mikrobiální DNA. Jezero Vostok představuje prostředí podmínkami tak trochu připomínající Jupiterův měsíc Evropu s předpokládanou vodou pod ledovou skořápkou. Podle odhadů je Vostok po dobu asi 14 milionů let zcela izolovaný od vnějšího světa. Neustálý pomalý pohyb ledovce ale způsobuje, že jeho 4kilometrová vrstva nad tímto antarktickým subglaciálním jezerem vznikla nakupením a rekrystalizací sněhu z dob před méně než 500 tisíci lety.



Před 10 lety BBC natočila o výzkumu jezera Vostok asi 50minutový dokument, který se rozdělený do čtyř částí a doplněný o slovenské titulky nachází v ponuce videí na YouTube:
1. část, 2. část3. část, 4. část .

 




Zdroje: Nature news, http://www.wired.co,
stránky Michaela Studingera z Lamont-Doherty Earth Observatory

Datum: 19.01.2011 10:04
Tisk článku


Diskuze:

Topící se led :-)

Frantisek Kroupa,2011-01-20 18:34:19

Teoreticky se může topit i led, ale v češtině bych pro popisovanou situaci stejně raději napsal, že taje ;-). Jinak je to pro milé pohlazení, neb se mi vybavila doba studia na Slovensku, kdy jsme objevovali veselé rozdíly mezi češtinou a slovenštinou/slovenčinou.
Za článek rozhodně díky!

Odpovědět

Nějak tomu nerozumím ...

Petr Gejdoš,2011-01-19 19:35:01

V textu je řeč o tom, že se led z vrtů využívá na analýzy změn klimatu, viz citace: "...Ale prvních 2 a půl kilometru ledového válce - vrtného jádra - je jedním z nejdůležitějších zdrojů dat pro analýzy změn klimatu a obsahu atmosférických plynů pro období posledních 4 cyklů doby ledové a meziledové. "

Jenže kousek dále pak je napsáno, že : "...Neustálý pomalý pohyb ledovce ale způsobuje, že jeho 4kilometrová vrstva nad tímto antarktickým subglaciálním jezerem vznikla nakupením a rekrystalizací sněhu z dob před méně než 15 tisíci lety. ..."

Navíc na obrázku vedle, na kterém je vidět schematický řez ledovým nadložím, geologickým podložím a jezerem, tak tam je vynášecí šipka ke spodnímu konci vrtu a text "420 000 year-old ice".

To mi hlava nebere. Vysvětlení by bylo vskutku dobré a to pokud možno včetně toho, jak se tedy vlastně u všech těch vrtů v ledu zjišťuje to stáří ledu ? Připadá mi to dost jako důkaz v kruhu...

Odpovědět


omlouvám se...

Dagmar Gregorova,2011-01-19 21:48:55

...za omyl.
Ani tomu nemůžete rozumět, to já jsem se zapletla do osidel různých čísel. Takže vrt je teď v hloubce přes 3,6 km, ale již se nachází v oblasti deformace způsobené vytlačovanou vodou. Proto je bez větších komplikací pro paleoklimatické analýzy použitelných prvních 3 a půl (ne 2,5 km) ledu.
Led ve spodních vrstvách samozřejmě není 15 tisíc ale max. 500 tisíc let starý - přesněji asi 435 tisíc let(omylem jsem zakalkulovala těch 13 300 let). Děkuji, opraveno.

Odpovědět


Otázky kolem ledu ...

Petr Gejdoš,2011-01-21 11:04:21

Ono by bylo vůbec zajímavé a přínosné do diskusí kolem změn klimatu a klima-alarmismu, kdyby to někdo věděl a uměl pěkně systematicky popsat a vysvětlit, totiž vysvětlit všechny ty fígle kolem datací ledových vrstev a vůbec metodiky získávání paleoklimatických dat.

O co mi jde konkrétně ? Uvedu jen jeden příklad, odkud se rekrutuje moje nedůvěra v této oblasti, mohl bych ale popsat více podobných podezřelých případů:

V rámci diskusí o klima se často tu i onde objeví jakoby "z Marsu" údaj třebas, že "...podle vzorků ledu z vrtu XY je zalednění Gronska staré tolik a tolik roků..." Jenže jinde se zase nějaký alarmista rozplývá nad tím, že ledovce tečou nějakou neslýchanou rychlostí a že za pár roků už v Gronsku snad ani již nebude led.

Víme vcelku velmi dobře z toho případu, kdy se hledala ona americká vojenská eskadra letadel, co musela v Gronsku nouzově přistát za druhé světové války, že se specialisté glaciologové vskutku neslýchaně zmýlili, když měli stanovit drift místa přistání oné ztracené eskadry po 40 létech, kdy americká armáda chtěla ony letouny najít a vyzvednout. Ten omyl byl vskutku drastický, neboť ono místo se ve skutečnosti vůbec za těch 40 let nepohnulo z místa oproti odborníky udávaným mnohakilometrovým driftům, druhák a to je ještě dramatičtější - specialisté stanovili vrstvu za tu dobu napadaného sněhu a ledu na nějakých 6 metrů, skutečnost byla však naprosto diametrálně jiná - toho sněhu a ledu bylo více než 10x větší vrstva !

To by mě tedy fakt zajímalo, jak vlastně potom věda dokáže nějak vypreparovat alespoň náznakem věrohodné data, když v takovém konkrétním a hlavně praktickém případě tatáž věda takto flagrantně selže ?? Proč bych si třebas já měl myslet, že údaj o stáří ledu z nějakého vrtu je alespoň plus mínus jeden řád přesný ? Vždyť seknout se ve stanovení rychlosti driftu a množství srážek takto, to pro konečné stanovení stáří vrstev ledu znamená možný rozdíl proti skutečnosti takový, že daný výzkum je zcela nesmyslný !

Tady si věda docela vehementně kope vlastní hrob a vysvětlení - pokud je vůbec možné, by bylo dost žádoucí...

Odpovědět

proc predpokladaji nedosttek zivin?

Ondřej Zeman,2011-01-19 17:25:44

Jestlize jezero udrzuje geotermalni aktivita, tak bych predpokladal, ze spolu s ni se tam ty ziviny dostanou.

Nebo je to tak, ze ty ziviny unikaji spolecne s tou vymrzajici vodou?

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2011-01-19 18:00:31

Nepředstavujte si geotermální teplo jako analogii Yellowstonu. Jde o teplo, které přirozeně z hloubek Země vyzařuje, jenže led je celkem dobrý izolátor, takže se i to málo přirozeného zemského tepla může pod ním akumulovat. Navíc je pod ledovcem asi dost velký tlak.
Ale ptal jste se na živiny. Na budování organických těl je nutný uhlík. Z organických zbytků za miliony let trvalého obrušování horninového povrchu posouváním ledovce tam asi nebudou žádné. Z hornin, jestli jde o krystalinikum, uhlíku také nemusí být dost, navíc bude asi dost pevně vázaný v minerálech. Kde ale vzít energii na rozbití vazeb v absolutní tmě a při minusové teplotě?(Nezapomínejte, že je tam zvýšený tlak, takže voda se udrží v tekutém stavu i pod nulou.) Ale možná jsou v podkladu alespoň částečně vápence. Ty se i v studené vodě nepatrně rozpouštějí. Ale problém energie by zůstal...
Myslím tedy, že je to problém nedostatku uhlíku, dusíku a volně dostupné energie. Ale pokusím se na to ještě podívat.

Odpovědět


Ondřej Zeman,2011-01-19 18:36:21

spis jsem si to predstavoval jako pomale vzlinani pozemni vody a spojene difundovani mineralu. Sopouchy v tehle oblasti opravdu nejde ocekavat.

Dekuji za odpoved. Ten nedostatek energie na uvolneni tech latek jsem opomenul.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace