طور علماء من مرصد لامونت-دوهرتي للأرض (LDEO) بجامعة كولومبيا ومعهد رينسيلار بوليتكنيك في ولاية نيويورك أول خريطة على الإطلاق لعمق المياه في بحيرة فوستوك ، والتي تقع بين 3700 و 4300 متر (أكثر من ميلين) أدناه الصفيحة الجليدية القارية القطبية الجنوبية. تشير القياسات الشاملة الجديدة للبحيرة - تقريبًا حجم بحيرة أونتاريو في أمريكا الشمالية - إلى أنها مقسمة إلى حوضين متميزين قد يكون لهما كيمياء مائية مختلفة وخصائص أخرى. ولهذه النتائج تداعيات مهمة على تنوع الحياة الميكروبية في بحيرة فوستوك وتوفر استراتيجية لكيفية دراسة العلماء للنظم البيئية المختلفة للبحيرة في حالة موافقة الإجماع العلمي الدولي على استكشاف البيئة البكر والقديم.
قال مايكل ستدينجر ، من مرصد لامونت دوهرتي للأرض (LDEO) في جامعة كولومبيا ، إن وجود منطقتين متميزتين مع البحيرة سيكون له آثار مهمة على أنواع النظم البيئية التي يجب أن يتوقع العلماء العثور عليها في البحيرة وكيف يجب أن يذهبوا حول استكشافهم.
وقال "إن التلال بين الحوضين سيحد من تبادل المياه بين النظامين". "ونتيجة لذلك ، من المرجح أن تكون التركيبة الكيميائية والبيولوجية لهذين النظامين الإيكولوجيين مختلفة."
دعمت مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) ، وهي وكالة اتحادية مستقلة تدعم البحث الأساسي والتعليم في جميع مجالات العلوم والهندسة. يدير NSF برنامج أنتاركتيكا الأمريكي ، الذي ينسق جميع العلوم الأمريكية تقريبًا في أقصى القارة الجنوبية.
تعتبر القياسات الجديدة مهمة لأنها تقدم صورة شاملة عن كامل منطقة الحوض وتشير إلى أن قاع البحيرة يحتوي على حوض فرعي شمالي غير معروف سابقًا منفصل عن البحيرة الجنوبية بحافة بارزة.
باستخدام مقياس الارتفاع بالليزر ورادار اختراق الجليد وقياسات الجاذبية التي تم جمعها بواسطة الطائرات ، و Studinger و Robin Bell من LDEO ، و Anahita Tikku ، سابقًا من جامعة طوكيو والآن في معهد Rensselaer Polytechnic Institute ، يقدران أن بحيرة Vostok تحتوي على حوالي 5400 كيلومتر مكعب ( 1300 ميل مكعب من الماء. تشير قياساتهم أيضًا إلى أن الجزء العلوي من التلال الذي يقسم الحوضين هو 200 متر فقط (650 قدمًا) أسفل الجزء السفلي من ورقة الجليد. في مكان آخر ، يتراوح عمق المياه من حوالي 400 متر (1300 قدم) في الحوض الشمالي إلى 800 متر (2600 قدم) في عمق نظيره الجنوبي.
يبدأ الماء الذي يمر عبر البحيرة من أحد نهايتيه ، حيث يذوب الجليد من قاع الصفيحة الجليدية التي تتدفق من الطرف الآخر. وفقًا للقياسات الجديدة ، تذوب قاعدة الصفيحة الجليدية في الغالب فوق الحوض الشمالي الأصغر ، بينما تتدفق المياه في البحيرة على الحوض الجنوبي الأكبر. يؤكد الباحثون أن الماء يستغرق ما بين 55000 و 110،000 سنة للتنقل عبر البحيرة.
وخلص العلماء إلى أن ترتيب الحوضين وفصلهما وخصائص المياه الذائبة قد يكون لهما آثار على دوران المياه داخل البحيرة. من الممكن ، على سبيل المثال ، أنه إذا كانت المياه في البحيرة عذبة ، فإن المياه الذائبة في الحوض الشمالي ستغرق في قاع هذا الحوض ، مما يحد من تبادل المياه بين الحوضين. من المحتمل أن تكون المياه الذائبة في الحوض المجاور مختلفة.
ويزعمون أنه يمكن أن يكون لحوضي البحيرة قيعان مختلفة تمامًا.
ويشير العلماء أيضًا إلى أن مياه الحوضين قد يكون لها ، نتيجة الفصل ، تركيبة كيميائية وحتى بيولوجية مختلفة تمامًا. في الواقع ، تعتبر بحيرة فوستوك أيضًا ذات أهمية لأولئك الذين يبحثون عن الحياة الميكروبية في مكان آخر من النظام الشمسي. يعتقد أن البحيرة عبارة عن نظير أرضي جيد جدًا للظروف في أوروبا ، قمر المشتري المتجمد. جادل العلماء أنه إذا كانت الحياة موجودة في فوستوك ، فقد تزدهر الميكروبات أيضًا في أوروبا.
تشير القياسات الجديدة أيضًا إلى أنه قد تكون هناك حاجة إلى استراتيجيات مختلفة لاستهداف أخذ عينات من أنواع معينة من رواسب البحيرة. تمثل تلك التي تم تحريرها من الصفيحة الجليدية الصخور التي مر عليها الجليد ، على سبيل المثال ، وستكون أكثر بروزًا في الحوض الشمالي. من المرجح أن تمثل المواد الموجودة في الحوض الجنوبي الظروف البيئية قبل إغلاق الغطاء الجليدي قبالة البحيرة.
يقرر العلماء ما إذا كان يجب المضي في استكشاف بحيرة فوستوك وكيفية المضي قدماً أم لا ، ومن المحتمل أن تكون هناك حاجة إلى قدر كبير من التطور التكنولوجي قبل أن يتم نشر الجهاز لإجراء أخذ عينات خالية من التلوث. حاليا ، لا يتم أخذ عينات علمية من البحيرة.
سيكون الهدف النهائي لأي أخذ عينات هو الحصول على عينات من المياه والرواسب من قاع البحيرة.
نشر الفريق الخرائط الجديدة في طبعة 19 يونيو من رسائل البحوث الجيوفيزيائية ، وهو منشور للاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي.
المصدر الأصلي: NSF News Release
