Ледяные пещеры Антарктики: masterok

masterok

Ледяные пещеры Антарктики

Apr 11, 2013 21:00

Located in one of Earth’s coldest spots, Mount Erebus is the southernmost active volcano on the planet. Its caves are home to mysterious microbes that thrive in the blistering heat. (Carsten Peter/National Geographic Stock)

Текст: Оливия Джадсон Фотографии: Карстен Питер

Мы приехали в Антарктиду, взяв с собой сверла, снаряжение для скалолазания и для спуска в пещеры. В одном из самых холодных уголков планеты команда ученых ищет жизнь, непохожую ни на что и идущую по совершенно иному эволюционному пути, нежели все остальное на Земле. Царство льда и пламени - вулкан Эребус.
Наша палатка стоит на активном вулкане Эребус. Вулкан этот находится в Антарктиде, на полуострове Росса. Палатка представляет собой четырехугольный шатер, по образцу и подобию тех, которые Роберт Фалкон Скотт использовал в своих антарктических экспедициях больше века назад. В центре она достаточно высокая - человек ростом 1,65 метра может встать в полный рост. Два отверстия в потолке служат дымоходами.

Сейчас в палатке два человека лежат в спальных мешках. Между ними - большая коробка, примус, пара термосов и две пары тяжелых ботинок. Слишком холодно, чтобы читать: даже в перчатках книгу держать невозможно. Поэтому сокамерники - а одна из сокамерниц - это я - проводят время в разговорах.

«Какие микробы у тебя в любимчиках?», - спрашиваю я, стряхивая лед со спальника.

«Я думаю - археи, они очень странные», - мечтательно отвечает Крейг Хербольд, крупный американец лет тридцати с небольшим, увлекающийся японской электронной музыкой и астробиологией - наукой о том, как жизнь может проявляться во Вселенной за пределами Земли.

Вулкан Эребус довольно хорошо изучен - но только не его биология.

Что же астробиолог делает здесь, в одной из самых холодных точек земного шара? То, что и положено делать астробиологу, - ищет жизнь, которая идет по неизвестному ученым эволюционному пути. Крейг - самый молодой участник группы, изучающей жизнь в горячих вулканических почвах. Да, именно так: они прилетели в самое холодное место Земли в поисках организмов, обитающих в испепеляющей жаре.

Эребус - самый южный из активных вулканов планеты. Он возвышается на 3794 метра над уровнем моря. Склоны его покрыты снегом и льдом, но над вершиной поднимается пар, выдавая жар глубоко в недрах. Такой он, Эребус, - внешняя холодность и пылающее сердце.

Солнечный свет проникает сквозь купол ледяной пещеры Эребуса - самого южного активного вулкана Земли.

Вулкан этот в 1841 году открыла экспедиция сэра Джеймса Кларка Росса, который и назвал находку в честь одного из своих кораблей. Судно, в свою очередь, получило имя от древнегреческого бога первобытной темноты. Другой корабль Росса, носивший еще более «оптимистичное» имя, «Террор», дал название маленькому потухшему вулкану по соседству с Эребусом.

Покорить Эребус удалось только в 1908-м. На вершину тогда взошли члены экспедиции «Нимрода» сэра Эрнеста Шеклтона - экспедиции, не дошедшей до Южного полюса 180 километров: Шеклтон принял решение вернуться, чтобы спасти истощенных людей.

Команда Шеклтона покорила Эребус пешком, что заняло пять с половиной дней. Во время этого похода они попали в буран, заперший их в спальных мешках на 24 часа без запасов воды, подверглись воздействию температуры минус 34°C, из-за чего один человек потерял сознание от истощения, а другой обморозился, в результате лишившись пальца на ноге.

Наше путешествие, к счастью, было полегче: мы прилетели на вертолете.

Нас было восемь. Уже упомянутый Хербольд и два опытных участника исследовательской группы: колоритный американец Крейг Кэри и сдержанный англичанин Иэн Макдоналд, оба - биологи из Университета Уайкато и оба - ветераны антарктических исследований. Кэри, до того как начать работать в Антарктиде, регулярно погружался на морское дно, чтобы изучать организмы, обитающие в глубоководных кратерах. С нами также были Стю Арнолд и Эл Мур - два широкоплечих новозеландца с обветренными лицами и сильным акцентом, чьей задачей было, по словам Арнолда, «не дать горе нас всех прикончить». Также здесь были фотограф Карстен Питер и его помощник Дэниэл Йели, оба родом с юга Германии. А еще была я - «девушка», как называл меня, не тратя сил на запоминание моего имени, Йели.

Пей или умрешь! Несмотря на удаленное расположение и суровый климат - средняя температура летом здесь не поднимается выше минус 20°C, а зимой тут и вовсе минус 50°C - вулкан Эребус довольно хорошо изучен - но только не его биология.

Мир контрастов: снег и лед на переднем плане и озеро лавы - внизу. Эребус - один из немногих вулканов, способных похвастаться постоянным лавовым озером. В момент съемки вулкан был спокоен, но спокойствие это обманчиво - он часто извергается, высоко выбрасывая вулканические бомбы.

Дело в том, что большинство местных форм жизни видны лишь под микроскопом (немногочисленные исключения - мхи и сине-зеленые водоросли). А до недавнего времени исследовать микроорганизмы ученым было очень трудно: если ты не можешь вырастить микробов в лабораторных условиях, ты не можешь их изучать. При этом большинство микробов категорически не желают жить в лаборатории.

Все изменилось в последнее десятилетие, когда появились технологии, позволяющие описывать сообщества микробов по их ДНК. Поэтому, хотя жизнь в горячих почвах Эребуса была обнаружена еще в начале 1960-х годов, только сейчас мы можем ее как следует изучить. С этой целью мы и отправились в путешествие, начавшееся в новозеландском государственном агентстве «Антарктика Новая Зеландия».

Здесь веселый парень по имени Крис выдал каждому из нас по комплекту одежды: термобелье, две пары флисовых брюк, толстые и тонкие, две флисовые куртки, пара непродуваемых комбинезонов, легкая куртка на синтетическом пуху, ветровка, теплая куртка на натуральном пуху, две пары ботинок, две пары толстых носков, пуховые тапочки для ношения в палатке, девять пар перчаток и рукавиц, шапка, шлем балаклава, шарф «ошейник», очки от снега и очки от солнца. Антарктика - это пустыня, хотя и ледяная, поэтому Крис также дал каждому по бутылке с широким горлышком с яркой оптимистичной наклейкой «Пей или умрешь!» и списком основных признаков обезвоживания.

Снарядившись должным образом, мы сели на американский военный транспортный самолет - вместе с еще несколькими пассажирами и огромными ящиками с надписью «Не замораживать» - и отправились на полуостров Росса.

Приземлившись на огромном ледяном поле, мы вышли в мир белого, синего и золотого. Белое: лед, снег, облака. Синее: небо, некоторые участки льда и океан - там, где его можно увидеть. Золотое: отражение солнца на льду и в облаках. Но времени насладиться удивительным пейзажем не было: нас встретил человек в шапке с огромным помпоном и отвез на находящуюся неподалеку Базу Скотта - новозеландскую научную станцию, где мы должны были пройти обучение.

Правила путешествий по Антарктиде весьма сложны. «Ничему не доверяйте слепо, - сказал Арнолд в первый день обучения. - Тщательно проверяйте все свое снаряжение».

Макдоналд наклонился ко мне и сказал: «Убедись, что твои термосы в порядке - сохраняют воду горячей всю ночь и не протекают».

«Та бутылка, что мы купили в Новой Зеландии, все еще у тебя?» - спросил Кэри. Я кивнула. «Возьми ее с собой. Из нее проще пить, когда ты лежишь в спальном мешке. Из той, что нам выдали, воду легко пролить. И тогда у тебя большие проблемы».

Тишина на суровом клыке. Проблемы, потому что влага - это холод. В лучшем случае промокшая одежда и спальный мешок будут отбирать тепло у тела. В худшем - они замерзнут, превратившись в ледяной скафандр. Один из первых исследователей Антарктики рассказывал, как вышел из палатки в одежде, чуть сырой от пота и влаги его собственного дыхания. «Снаружи я поднял голову, чтобы оглядеться, и вдруг понял, что не могу ее опустить. Моя одежда замерзла намертво, пока я стоял, всего лишь за 15 секунд».

И вот мы проверяем термосы и бутылки для воды. Мы делали небольшие вылазки, чтобы протестировать одежду - разным людям подходили разные сочетания. Побывали на станции Мак-Мердо - американской базе, где купили маски для поездок на снегоходе. Там же Тоби, татуированный фанат мотоциклов, научил нас одним движением запрыгивать на снегоход и ловко менять в нем свечи зажигания. Вернувшись на Базу Скотта, мы подготовили наши спальные комплекты. На дно - коврик-пенка. На нем - надувной матрас. А сверху - овечья шкура. «Потому что мы - новозеландцы и любим овечек», - пошутил Арнолд. Наконец - два спальных мешка на пуху, один внутри другого, плюс подстежка из флиса в защитном чехле. Затем мы все взвесили, включая нас самих, чтобы не перегрузить вертолет.

А потом мы ждали. В тот вечер, когда был запланирован полет на гору, ее вершину закрыло большое облако. И только не следующий день после обеда достаточно разъяснилось, чтобы мы могли отправиться в путь.

Наша первая остановка - ледниковый лагерь «Клык» на склоне вулкана, расположенный на высоте почти 3000 метров над уровнем моря. Здесь с одной стороны открывается вид на горы материковой части, с другой - на покрытую снегом вершину горы Террор. А посередине устремляется к небу «клык» из темного камня - остаток обрушившейся вершины вулкана.

Когда прекращается ветер, здесь повисает абсолютная тишина. Нет ни шума двигателей, ни пения птиц, ни стрекотания насекомых, ни шелеста листьев. В это время года солнце не опускается за горизонт, и свет все время ярок, как на горнолыжном склоне. Единственное отличие между полуднем и полночью - в полночь тени длиннее и воздух холоднее.

Лагерь «Клык» соответствует своему названию - это просто лагерь, и больше ничего. Если наша основная база, нижняя хижина, представляет собой два небольших здания - собственно хижину и склад с электричеством, отоплением, столами, стульями и плитой, то «Клык» - это ряды палаток, стоящих на снегу.

Жар из сердца вулкана здесь растапливает лед, создавая кусочки горячей влажной почвы, в которой живут сообщества мхов и микроорганизмов - крошечные островки тепла среди царства холода.

Жить здесь непросто. Например, если вы не управитесь с едой за несколько минут, она замерзнет. Как-то утром я не успела съесть свою кашу достаточно быстро - пришлось откалывать ее от миски. Единственный способ сохранить что-то в теплом состоянии - это согреть своим телом. То есть держать в спальном мешке. Так, в моем спальнике хранились: бальзам для губ, увлажняющий крем, зубная паста, влажные салфетки, фотоаппарат, часы, несколько ручек, пара тапочек, две пары перчаток, две бутылки с водой, три батарейки и три бутылки для мочи.

Что? Бутылки для мочи? Чтобы адаптироваться к высоте, необходимо пить шесть-восемь литров жидкости в день, которую, кстати говоря, получают, растапливая снег. Потребление воды в таком количестве чревато логичными последствиями. В лагере «Клык» есть палатка-туалет. Но, чтобы до нее дойти, надо полностью одеться: когда снаружи минус сорок, не будешь разгуливать в пижаме. Поэтому для удобства все остаются в палатке и обходятся бутылками. Когда бутылки заполняются, надо идти в палатку-туалет и там их опорожнять. А если они замерзнут - тогда пиши пропало, они уже ни на что не годны.

Мы должны провести в лагере «Клык» несколько дней, чтобы организм адаптировался к высоте. Делать тут совершенно нечего - можно только болтать со своим соседом по палатке да растапливать снег, чтобы получить питьевую воду. Вот так и получилось, что мы с Крейгом Хербольдом заговорили о причудливых бактериях археях.

«Они такие странные, - говорит Хербольд. - Я никак не могу их разгадать».

Пещера Уоррена - это лабиринт туннелей, вытопленных жаром вулкана в ледяной толще. Проникнуть сюда можно лишь с помощью альпинистских веревок и лестниц. Причиной появления чешуйчатых узоров вокруг входа в пещеру, возможно, являются небольшие струйки воздуха.

Археи - это одно из трех основных надцарств, или доменов, древа жизни. (Другие два - это бактерии и эукариоты, то есть организмы, клетки которых содержат ядро, такие как растения, грибы и животные). Археи славятся тем, что процветают в самых экстремальных условиях. Таких, к примеру, как кипящая кислота. Поэтому нет ничего удивительного, что они могут скрываться в горячих осыпях горы Эребус.

Горячие участки земли беспорядочно разбросаны вокруг вершины Эребуса. Они особенно многочисленны на хребете Трэмвэй («Трамвайный»). Жар из сердца вулкана здесь растапливает лед, создавая кусочки горячей влажной почвы, в которой живут сообщества мхов и микроорганизмов - крошечные островки тепла среди царства холода. Температура на этих участках может достигать 65°C - но воздух над ними далеко не теплый.

А если спуститься меньше чем на метр под поверхность горячего участка, температура резко упадет, кислотность повысится, а жизнь исчезнет. И тут мы сталкиваемся с одной из главных загадок Эребуса - да, в горячих его осыпях микроорганизмы прекрасно существуют, но откуда они там взялись? Не пришли же из окружающих вулкан вечных льдов?

Известно, что ветер способен переносить микробов на сотни километров. Может, тогда их принесло с севера, с других горячих вулканических осадков? Или же микробы Эребуса уникальны? Или, что было бы невероятно захватывающе, они пришли из глубин Земли? Биосфера подповерхностных слоев, где организмы живут в камне глубоко под землей, - одна из самых малоизученных экосистем нашей планеты. И при этом, вероятно, одна из самых густонаселенных (по некоторым оценкам, там обитает треть всех бактерий мира) и самых причудливых. Местные обитатели существуют, получая энергию из таких источников, как ионы железа или водород. Эта глубокая, темная экосистема является, возможно, самой древней на Земле и содержит формы жизни, которые давно идут по совершенно иному эволюционному пути…

Вернемся к любимцам Хербольда - археям. Они особенно загадочны. Их обнаружили в вулканических осадках, которые группа собрала во время предыдущей поездки на Эребус, и изучили пока только по их последовательности ДНК, которая, как оказалось, мало похожа на ДНК архей, найденных в других местах планеты. Похоже, они действительно могли развиваться по собственному эволюционному пути. Пришли ли они из недр Земли? Пока непонятно.

«Мы нашли их на хребте Трэмвэй, прямо под ковром из сине-зеленых водорослей, - говорит Крейг Хербольд. - Но нам ничего неизвестно об их образе жизни».

Тут поднимается ветер, и через несколько минут мы перестаем слышать друг друга. Следующие 15 часов ветер бросает кристаллы льда на палатку, и стены ее беспрестанно колышутся и хлопают. Единственное, что нам остается делать, - лежать в спальнике и слушать.

К счастью, два дня спустя небо очистилось, и над лагерем появился вертолет.

Полет от лагеря «Клык» до нижней хижины длится недолго. Но по прилете мы видим совершенно другой пейзаж. Над нами - кратер Эребуса с легкой струйкой пара. Два здания - хижина и склад. Множество панелей с солнечными батареями. И ряд ледяных башен фантастической формы. Самая большая похожа на космонавта, остальные - словно следуют за ней в какой-то диковинной процессии.

Не одна я вижу фигуры людей и животных в ледяных башнях. Члены команды Шеклтона фотографировались с одной из них: она показалась им похожей на льва. Как исследователи и предполагали, ледяные башни образуются на местах расположения фумарол - трещин, из которых выделяется горячий пар. Когда влага встречается с холодным воздухом, она замерзает, формируя ледяные сооружения, достигающие порой более 10 метров в высоту.

С ледорубом за микробами. Хижина представляет собой одну комнату с маленькой прихожей для хранения замороженных продуктов. Но по сравнению с лагерем «Клык» - это шикарный пятизвездочный отель. Вот как здесь проходит обычный вечер. Над обогревателем висит ряд сохнущих перчаток. Хербольд стерилизует оборудование, которое мы будем использовать завтра. Макдоналд принес ведро снега, чтобы пополнить запасы воды. Кэри рассуждает о том, что Эребус - это только часть более обширного исследования горячих вулканических почв: они уже собрали образцы с других антарктических вулканов, побывали в американском Йеллоустоне прошлым летом и планируют вскоре отправиться на Коста-Рику. Йели готовит ужин. Питер переживает из-за своих фотоаппаратов. Арнолд связывается по рации с Базой Скотта. Мур - снаружи, чинит снегоход. А я мою посуду и размышляю о грандиозности окружающего пейзажа.

На самом деле, полевая работа ученого - зачастую довольно однообразная рутина. Но только не на Эребусе. Вот лишь три картины из жизни ученого в Антарктиде.

Сцена первая: мы в полном снаряжении и касках, по веревкам и лестницам спускаемся в ледяную пещеру Уоррена. Она была протоплена во льду горячим паром вулкана. Мы отстегиваемся от альпинистского снаряжения на глубине 12 метров под поверхностью горы. Дно пещеры влажное, состоит из мягкой почвы и камней, стены - изо льда. Мы спустились сюда, чтобы забрать температурный зонд - один из 23 датчиков, оставленных год назад в разных местах горы в надежде определить, сильно ли менялась температура почвы за это время.

По мере того как мы удаляемся от входа, свет меркнет, и мы включаем фонарики. Микробы, живущие здесь, не зависят от солнечного света. И вот мы заходим в грот, где мерцают и переливаются гроздья хрупких пушистых кристаллов льда. Мы замираем и смотрим на эту красоту. Мур заходит в один из коридоров, и несколько секунд спустя раздается его радостный крик. Он нашел датчик.

Сцена вторая: мы стоим на гребне кратера. Чтобы добраться сюда, мы проехали на снегоходах настолько далеко, насколько это было возможно, затем поднимались пешком по крутому, скользкому склону - осыпи, состоящей из смеси стекловидной пемзы и «кристаллов Эребуса» - крупных удлиненных кусков полевого шпата из лавовых бомб, выброшенных вулканом. Сегодня прекрасный день: температура воздуха минус 25°C, ветер очень слабый, на небе ни облачка, видимость превосходная. И вулкан спокоен. Хотя обычно кратер заполнен клубящимся паром, сегодня мы можем заглянуть в него до самого дна, это около 230 метров вниз, и увидеть озеро лавы, светящееся красноватым светом. Зрелище жутковатое - словно смотришь в туннель, ведущий к самому центру Земли.

Здесь, наверху, воздух разреженный, движения замедленны. Я одета в терморубашку, термолеггинсы, шерстяные гетры, флисовые брюки, плотный комбинезон, пуховый жилет, флисовую куртку… А еще на мне - две пуховых куртки, две пары носков, тяжелые ботинки, три пары перчаток, балаклава, шапка, маска для снегохода, шарф, очки от снега и два капюшона. Я очень громоздка и неуклюжа - зато мне почти совсем тепло. По крайней мере, пока мы продолжаем двигаться.

Но мы остановились. Хербольд встал на четвереньки и раскапывает землю: он ищет еще один температурный датчик. Надеюсь, он скоро его найдет, потому что мне хочется побыстрее снова двинуться в путь: внезапно у меня возникает чувство незащищенности от пребывания в столь недружелюбном месте.

Сцена третья: мы в нижней хижине. Снаружи бушует вьюга. Двери распахиваются, заходят Арнолд и Мур, их куртки обледенели, лица мрачны. Арнолд бросает на стол сломанный ледоруб: часть верхушки откололась из-за холода. Поэтому сегодня мы не будем подниматься на ледяные склоны. Но зато мы можем войти в самую большую из близлежащих ледовых башен - ту, что похожа на космонавта, и изнутри добраться до ее ледяной сердцевины.

Башня и ее обитатели. Воздух внутри башни влажный и теплый. Каменистый пол покрыт ледяной пылью. Через отверстие высоко вверху видно небо. Микроорганизмы мы ищем с помощью дрели - ярко-желтого с огненно-оранжевой полоской прибора почти метровой длины. Чтобы его использовать, нужны два человека: один удерживает инструмент в правильном положении, второй вдавливает его в стенку. Внутри сверла - полость, которая при проникновении сверла в толщу стены заполняется льдом, как машинка для удаления сердцевины из яблок заполняется мякотью.

Все получилось! Арнолд и Кэри извлекают полученный лед из сверла и прячут его в сумку. Есть надежда, что в нем содержатся микробы, выброшенные из недр вулкана и затем замерзшие. Тогда мы сможем узнать, как живут микробы в подземном царстве.

Несколько дней спустя я, Макдоналд и Кэри летим назад в Новую Зеландию, а вместе с нами - ящики с образцами, предназначенные для лаборатории. «Именно там идет настоящая работа», - говорит Кэри. Мы приземляемся на закате. Удивительно, как освежающе действует на нас надвигающаяся темнота - как оказывается, мы истосковались по ночи. Непривычны нам и сочные, насыщенные цвета новозеландской весны. Словно мы из черно-белого мира вернулись в мир цветной. Словно мы вернулись на Землю.