Weltgeheimnisse des Wostok-Sees in der Antarktis

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Russland hat neue Bohrungen im subglazialen antarktischen Wostok-See praktisch eingefroren, und zwar in dem Moment, in dem es der Entdeckung des lokalen Lebens am nächsten kam.

Wir alle wissen, dass wir nach Bohrungen in den Tiefen des Wostok-Sees in der Antarktis Spuren eines äußerst ungewöhnlichen Bakteriums gefunden haben. Ausländische Wissenschaftler glauben, dass es im See viele exotische vielzellige Organismen gibt. Ihre einheimischen Kollegen lehnen diese Sichtweise ab, glauben aber auch, dass die Fortsetzung seiner Forschung viel Neues bringen würde – und es ermöglichen würde, zu verstehen, wie das Leben in anderen Welten des Sonnensystems aussehen könnte. Dies wird in naher Zukunft nicht passieren: Die Hauptarbeiten bei Vostok wurden leider eingestellt. Wenn jemand solche Entdeckungen im See macht, kann das zum Verdienst ausländischer Forscher werden - und es wird sehr bald passieren.

Der Wostok-See ist ein großer Stausee von 6.000 Kubikkilometern, das ist ein Vielfaches von Ladoga. Außerdem ist der Osten subglazial, in einer Tiefe von fast vier Kilometern, weshalb der Druck dort bis zu 400 Atmosphären beträgt und Sauerstoff und Stickstoff nirgendwo außer Kontakt mit der Atmosphäre gelangen können. Das mit ihnen gesättigte Wasser des Sees ist eine einzigartige Umgebung, die das ungünstigste Reservoir für das Leben auf der Erde sein sollte. Trotzdem gibt es dort immer noch Leben - zumindest die Meinung einiger russischer und amerikanischer Wissenschaftler, die die Ergebnisse ihrer Bohrungen untersucht haben. Obwohl sich die Schätzungen der Forscher aus diesen beiden Ländern zur Bewohnbarkeit radikal unterscheiden, glauben sie alle, Spuren des lokalen Lebens gefunden zu haben.

Im April 2017 fand die Premiere des Films "Lake Vostok. Ridge of Madness" statt, der von den sehr schwierigen Bedingungen erzählte, unter denen russische Polarforscher und Wissenschaftler sehr bedeutende Ergebnisse bei der Suche nach Leben unter mehreren Kilometern antarktischem Eis erzielten. Der Film sammelt immer noch internationale Auszeichnungen, aber die Geschichte ist damit verbunden und wichtiger als alle Auszeichnungen. Er thematisiert den tatsächlichen Stopp von Deep Clean Drilling am Wostok-See durch die Kräfte der gleichnamigen Polarstation. Mangelnde Finanzierung verhinderte dort seit 2015 große Schritte. Und jetzt sind am Bahnhof um ein Vielfaches weniger Leute als in der Hauptarbeitszeit. Daraus ergeben sich praktisch keine Hoffnungen auf eine großartige Entdeckung des lokalen Lebens unter dem Eis. Es ist an der Zeit, einen Blick in die Geschichte des Bohrens zu werfen, zu verstehen, was dort erreicht wurde und was - dank des aktuellen "Arbeitsstopps" - nicht erreicht wird.

Es gibt zwei Ansichten darüber, wer genau unter dem Eis zwischen der Station Wostok und dem gleichnamigen See lebt. Einer von ihnen ist Amerikaner, der andere Russe. Die erste stützt sich auf die Ergebnisse flacherer Bohrungen, die die Vereinigten Staaten in den 1990er Jahren in diesem Gebiet durchgeführt haben. Dann gelang es ihnen, nur das Eis über den See zu bringen - dasjenige, das sich aus seinem Wasser gebildet hatte, das allmählich aufstieg und gefror. Basierend auf den Ergebnissen der Analyse seiner Proben fand die metagenomische Methode der Gruppe von Scott Rogers dort Gensequenzen von 1.623 Arten! Sechs Prozent von ihnen gehörten zu recht komplexen Kreaturen - Eukaryoten, Kreaturen mit einem getrennten Kern, der von einer Mauer umgeben ist. In einer Tiefe von mehreren Kilometern war am wenigsten zu erwarten, dass etwas so Komplexes zu sehen war.

Darüber hinaus lebt eine der vermutlich so gefundenen Bakterienarten nur im Darm von Fischen - sie kommt einfach nicht getrennt von ihnen vor. Auch für Rädertiere und Weichtiere typische Gensequenzen wurden gefunden. Daraus schloss die amerikanische Gruppe, dass es unter den Bewohnern des Wostok-Sees möglicherweise äußerst komplexe Kreaturen gibt, sogar Fische und Krebstiere. Einer Hypothese zufolge existiert der See in Form eines offenen Stausees seit zig Millionen Jahren und nur die letzten 14-15 Millionen sind von Eis bedeckt.

Dies bedeutet, so vermuten die Forscher, dass einheimische Fische und Krebstiere viel Zeit hatten, sich allmählich an die Bedingungen unter dem Eis anzupassen. Darüber hinaus können sie, wenn sie da sind, die extremen Bedingungen des Ostens weniger extrem machen. Sauerstoff atmende Organismen könnten den überschüssigen Sauerstoff verbrauchen, der zusammen mit dem Eis in den See gelangt. Dann darf es in den Tiefen des Sees keinen Überschuss dieses Gases geben - ein starkes Oxidationsmittel, neben dem das Leben nicht einfach ist - möglicherweise nicht.

Russische Wissenschaftler unter der Leitung von Sergej Bulat reagierten äußerst kühl auf diese Entdeckung. Sie wiesen zu Recht darauf hin, dass die Bohrungen mit technischen Flüssigkeiten durchgeführt wurden, die mit gewöhnlichem Erdreich und anderen Bakterien kontaminiert waren. Ohne "sauberes Bohren" ist es praktisch unmöglich, äußere Verschmutzungen von "Anwohnern" zu unterscheiden. Inländische Forscher glauben, dass unter solchen Bedingungen nur dann von echtem "östlichen" Leben gesprochen werden kann, wenn genetische Sequenzen gefunden werden, die sich von allem unterscheiden.

Und Spezialisten des St. Petersburger Instituts für Kernphysik der Russischen Akademie der Wissenschaften gelang es, dort die Bakterien-DNA zu finden, die mit keiner der bekannten Arten übereinstimmte. Es ist ihnen so fremd, dass es nicht einmal möglich war, es einer Bakteriengruppe zuzuordnen. 14 Prozent ihrer Gene sind bei keiner anderen bekannten Spezies zu finden. Wie Sergei Bulat damals sagte, ist diese DNA so anders als alles andere, dass "wenn sie auf dem Mars gefunden würde, sie zweifellos erklären würden, dass dies Leben vom Mars ist. Obwohl es sich um irdische DNA handelt."

Dies sind jedoch Bakterien, einfach, einzellig, ohne "Schnickschnack" und unnötige Komplexität. Gene von etwas Unerwartetem und noch Komplexerem, das sich aber gleichzeitig von terrestrischen Arten unterscheidet, wurden in Eisproben noch nicht gefunden. Eukaryoten und sogar vielzellige wie Fische sind nach Meinung unserer Wissenschaftler dort also noch gestrichen. Das kann nicht schlecht sein. Fische, die ohne Licht und Nährstoffversorgung von oben leben, sollten allem, was wir kennen, so fremd sein, dass sie sich eigentlich nicht von irgendwelchen "grünen Männern" aus den Geschichten kreativer Ufologen unterscheiden würden.

Die Frage, ob es im Osten Vielzeller gibt, ist damit keineswegs abgeschlossen. In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler herausgefunden, dass vielzellige Organismen – insbesondere Pilze – auf mysteriöse Weise tief unter dem Meeresboden überleben können. Der Druck ist dort sogar höher als im subglazialen See. Anscheinend leben Pilze irgendwie mit chemoautotrophen Bakterien zusammen, die aufgrund ihrer Oxidation Energie aus anorganischer Materie gewinnen. Unzureichend oxidierte Eisenverbindungen, beispielsweise in der Zusammensetzung von Olivin, dienen als "Brennstoff" für ein so tiefes Leben. Die Bakterien „verbrennen“es mit Sauerstoff und bekommen Wasser.

Und Ende April 2017 wurde bekannt, dass mehrzellige Pilze der beschriebenen Art 2,4 Milliarden Jahre unter dem Meeresboden existieren können. Außerdem entstanden sie noch vor der Sättigung der Atmosphäre mit Sauerstoff. Das heißt, im Gegensatz zu bereits existierenden Ansichten braucht vielzelliges und komplexes Leben keine Sauerstoffatmosphäre oder günstige Bedingungen auf der Planetenoberfläche. Wenn dies vor Milliarden von Jahren der Fall war, kann es gut sein, dass es im subglazialen See auch heute noch Organismen gibt, die komplexer sind als Bakterien – und noch viel mehr.

Nehmen wir für eine Sekunde an, dass die Dinge so sein könnten. Dann geht die Bedeutung ihrer Entdeckung weit über unser Wissen über das irdische Leben hinaus. Tatsache ist, dass auch die Eingeweide von Mars, Titan, Enceladus, Europa, Ceres und vielen anderen Körpern des Systems oben eine Eiskappe, unten Wasser und Hochdruck haben. Sie sind den Bedingungen des Ostens so ähnlich, dass die Schlussfolgerung nahe liegt: Wenn unter dem Eis der Antarktis komplexes Leben gefunden wird, ist es schwer, seine Präsenz in anderen Welten des Sonnensystems auszuschließen.

Auf den ersten Blick mag es scheinen, dass das Hauptproblem des antarktischen Untereislebens die Kälte ist. Tatsächlich ist dies möglicherweise überhaupt nicht der Fall. Ja, die oberen Schichten des Sees werden auf minus drei Grad Celsius abgekühlt. Gäbe es keinen Druck über 350 Atmosphären, gäbe es Eis an ihrer Stelle, nur lässt es so kaltes Wasser nicht gefrieren. Und doch sind die unteren Schichten des Sees höchstwahrscheinlich in Bezug auf die Temperaturen viel extremer.

Im Eis hundert oder zwei Meter über dem See gelang es uns, Hydrogenophilus thermoluteolus zu finden, ein thermophiles Bakterium. Obwohl es dort "im Aussehen" recht häufig vorkommt (Gene ähneln anderen bekannten Proben), ist es sehr schwierig, es auf äußere Verschmutzungen zurückzuführen. Und das nicht nur, weil ein thermophiles Bakterium in der Antarktis ein ziemlich seltsamer Schadstoff wäre. Noch wichtiger ist, dass es vor dem Eis über dem Osten nur in heißen Quellen zu finden war. An der Oberfläche hat sie nicht viel zu tun – sie lebt, indem sie den Wasserstoff oxidiert, der sich dort ansammelt, wo heißes Wasser mit den Felsen in Kontakt kommt.

Ein solcher "Schadstoff" könnte mit ziemlicher Sicherheit nicht in Kerosin oder Freon gelangen, das bei Bohrungen aus Russland oder anderen Teilen der Welt verwendet wird. Die Produktion solcher Stoffe findet nirgendwo in heißen Quellen statt. Auf dieser Grundlage vermuten russische und französische Wissenschaftler, dass sich am Grund des subglazialen Sees dieselben Quellen verstecken, durch die neben heißem Wasser auch Wasserstoff fließt, der als Grundlage für chemoautotrophes Leben dient.

Im Allgemeinen ist Hydrogenophilus thermoluteolus bei weitem nicht das größte Extrem unter denen, die in der Nähe von heißem Wasser leben. Menschen wie sie leben und entwickeln sich bei 40-60 Grad Celsius. Die „starrsten“von ihnen sind die einfacher aufgebauten Einzeller, Archaeen, die bis zu 122 Grad Celsius aushalten. Bisher wurden jedoch keine Spuren von Archaeen im Eis über dem See oder in Proben davon gefunden. Wenn es also ganz unten heiß ist, dann nicht zu stark, nicht über dem Siedepunkt, bei dem Bakterien absterben.

Vor einigen Jahren begannen sich die Tiefbohrungen in den Gewässern des Sees zu verlangsamen. Um in eine solche Tiefe zu gelangen, ist ein Bohrer nicht geeignet: Schmelzwasser aus dem Eis gefriert schnell. Es wird durch nicht gefrierendes Kerosin oder Freon ersetzt. Aber wenn solche Flüssigkeiten - es können viele Bakterien darin sein - in das Wasser des Sees gelangen, wird es sehr schwer zu verstehen, wer von den beim Bohren gefundenen ein Ureinwohner und wer ein Außerirdischer ist. Russische Forscher sind längst zu dem Schluss gekommen, dass auf den letzten Dutzend Metern Eis und erst recht im See selbst grundlegend andere Technologien benötigt werden, die den Kontakt zwischen Seewasser und äußeren Flüssigkeiten ausschließen.

Dies bedeutet jedoch, dass neue Bohrgeräte benötigt werden. Und ihre Schaffung erfordert – im Gegensatz zur Ausbeutung der vorherigen – Geld, wenn auch keineswegs im kosmischen Maßstab. Irgendwann im Jahr 2015 wurde also der weitere Arbeitsfortschritt ernsthaft verlangsamt. Der "langweilige" Teil des Personals der Station besteht jetzt nur noch aus wenigen Personen, und einmal für die Durchführung dieser Aufgabe wurden Dutzende von Mitarbeitern eingestellt.

Was geschah, ist höchstwahrscheinlich so, als ob Chruschtschow nach dem Oktober 1957 plötzlich sagte, dass es teuer sei, Satelliten zu starten, und keine Finanzierung für alle anderen Raumflüge bereitstellte. Russische Wissenschaftler haben den besten Kandidaten für ein ungewöhnliches Leben für einen kilometertiefen subglazialen See gefunden. Dieser See ist, wie viele glauben, durch unterirdische Kanäle mit anderen lokalen Seen verbunden – und davon gibt es Dutzende in der Antarktis, Vostok ist einfach der größte. Und plötzlich geben wir den Kampf plötzlich selbst auf, anstatt weiterzuarbeiten, neue Bakterien oder sogar vielzellige Organismen zu finden.

Die Logik hinter dieser Entscheidung ist verständlich. Chruschtschow konnte nicht sagen: "Spiel herum und das reicht" - er hätte durch den Konkurrenzdruck aus den USA sein Gesicht verloren. W. Brown war mit seinen Träumen vom Mond dabei, und eine Flugverweigerung würde die UdSSR in eine unangenehme Lage bringen. Leider haben es böswillige Amerikaner nicht eilig, mit uns bei der Erforschung des exotischsten irdischen Lebens zu konkurrieren. Dafür gibt es in den Staaten einfach keine Polarstation direkt über dem See. Infolgedessen kann die Situation zu einem langen Stillstand unserer eigenen Bemühungen in diese Richtung führen.

Allerdings denkt die NASA gerade über Methoden zum Bohren von Kilometereis in Europa nach. Vielleicht denken sie darüber nach, einen mobilen Bohrkomplex über demselben Osten zu testen. Dann kann sich herausstellen, dass die Priorität bei der Entdeckung des extremsten Lebens unter dem Eis bei jemand anderem liegen wird.