A Földön kívüli élet nyomában az Antarktiszon

A Földön kívüli élet lehetőségének vizsgálatában fontos támpontot nyújtanak az Antarktisz "eltemetett" tavai. Jelenleg 145 kisebb-nagyobb jég alatti tavat ismerünk a kontinensen, és némelyikük már több millió éve létezhet elszigetelten. Részletes képes összefoglalónk a tavakról, sajátos élővilágukról és asztrobiológiai vonatkozásukról.

Klasszikus tájkép az Antarktiszon. A felszínen alig van nyoma a mélyben rejtőző tavaknak (NASA)

Az Antarktiszon sajátos tavak találhatók, melyeket állandó jégtakaró borít. Két nagy csoportra oszthatjuk őket: egyiket a felszínhez közeli tavak alkotják, melyeket vékonyabb, de így is több méter vastag jég szigetel. Ezek viszonylag fiatal, néhány száz vagy ezer éves képződmények. Többségük feltehetőleg a területet korábban borító gleccserek visszahúzódása nyomán maradt fenn, az egykori jégárak vájta medencékben.

A másik csoportba az alkalmanként kilométernél is vastagabb jégpáncél alatti, a jég és a mély kőzetfelszín között elhelyezkedő tavak tartoznak. Ezek a fentieknél sokkal idősebbek, koruk millió években mérhető, és jobban el vannak szigetelve a felszíntől, napfény például egyáltalán nem jut le beléjük.

Az ilyen egzotikus tavak a Földön kívüli élet keresése szempontjából is nyújthatnak új ismereteket. Részben a Marson korábban létezett, majd befagyott krátertavak tanulmányozásához szolgálnak támpontként, de a Jupiter Europa nevű holdjának vizsgálatában is részleges analógiákként használhatók. Utóbbi égitesten a 10-20 km vastag jégpáncél alatt kiterjedt, nagyságrendileg 100 km mély folyékony vízóceán húzódik.

E sorok írásakor 145 jég alatti tavat ismerünk az Antarktiszon, de teljes számuk ennek többszöröse lehet. Vizük hőmérséklete fagypont körüli, és ennek megfelelően lényegesen melegebb, mint a jégtakaró tetejének átlaghőmérséklete. Mindkét csoport fontos jellemzője, hogy vizükben gyenge a függőleges átkeveredés, erős a hőmérsékleti és összetételbeli rétegződés. Emellett egzotikus élőviláguk van, és a gyenge áramlások miatt a tápanyagok lassan, diffúzióval mozognak bennük. A tavakban zajló folyamatok általában véve is rendkívül lassúak, és ez az élőlények élettevékenységére is igaz.

A nagyobb jég alatti tavak helyzete (NASA)

A tavak pontos keletkezése nem ismert, a jelenlegi feltételezések alapján már a jégtakaró képződése előtt léteztek. Ma még az sem teljesen világos, hogy mitől marad a vizük folyékony állapotban. A víz megfagyásának meggátlásában egyrészt a jégtakaró nyomása segít, amitől a víz fagyáspontja a kilométeres vastagságú jégpáncél alján -2 - -4 °C-ra süllyed. A Föld belső geotermikus hője alulról melegíti őket, míg a felettük lévő vastag jégtakaró  lassítja a lehűlésüket. Az esetleg bennük lévő olvadáspont-csökkentő sók is elősegíthetik a folyékony állapot fennmaradását - emellett az sem kizárt, hogy keletkezésük óta egyszerűen nem volt idejük befagyni. Az eddig vizsgált helyszíneken a jégben nem azonosítottak számottevő héliumot, amely vulkanikus területeken gyakran előfordul - eszerint feltehetőleg nem zajlik alattuk jelentős vulkáni tevékenység, amely fűtené vizüket.

Vékony jéggel borított tavak

Az első csoportba tartozó tavak jellegzetes képviselője a Canada-gleccser elvégződésénél található, kb. 4 km hosszú Hoare-tó. Vize átlagosan 18 m mély, felszínét 3-6 méter vastag jég borítja. Ebben és a hozzá hasonló tavakban kezdetekben nem vártak jelentős élővilágot a szakemberek, azonban a közvetlen vizsgálatok ennek ellenkezőjét bizonyították.

A Canada-gleccser elvégződése: a Hoare-tó eleje, felszínén jégtakaróval (NASA)

A kis mélység miatt a tavat a szondák mellett búvárokkal is sikerült tanulmányozni. A legfeltűnőbb felfedezés a tó aljzatán lévő, rózsaszínes árnyalatú, főleg cianobaktériumok és algák lakta szerves réteg. Az aljzatra a jégrétegen keresztül a felszíni fénymennyiségnek mindössze 0,5%-a jut le - ennek ellenére a rétegben aktív fotoszintézis zajlik. Az elemzések alapján még az itt tapasztaltnál 10-szer gyengébb fényintenzitás mellett is képesek egyes élőlények fotoszintetizálni. A Hoare-tóban kis diverzitású, azaz fajokban szegény ökoszisztéma jellemző. Ugyanakkor az élőlények (esetünkben főleg baktériumok) térbeli gyakorisága hasonló a melegebb klímán jellemzőre.

Merüléshez készülődve a Hoare-tónál (balra) és a jég alatti látvány (jobbra) (University of California Observatories, Kay Vopel, NASA)