Кровавый водопад

Схематическое изображение экосистемы "Кровавого водопада"
Спутниковый снимок местности

Кровавый водопад ( англ. Blood Falls ) - Кроваво-красный от большого содержания оксида железа поток, вытекающий из ледника Тейлора в Сухих долинах в Восточной Антарктиде.

Богатая железом соленая вода выходит из небольшой трещины в ледяном водопаде. Источником воды является озеро, покрытое 400 метров льда, удаленное на несколько километров от водопада. Это озеро сформировалось, когда сухие долины были затоплены морской водой, а после отступления воды и наступления льда 4 - 1,5 миллиона лет назад оно оказалось накрытым толстым слоем льда. Соленость воды в озере превышает соленость в океане в четыре раза, поэтому вода не замерзает даже при минус 10 градусах по Цельсию.

Красноватый месторождение было открыто в 1911 году австралийским геологом Гриффитом Тейлором. Первые исследователи Антарктиды объясняли красный цвет красными водорослями, но позже было доказано, что цвет появляется от окислов железа, образующихся в результате уникального метаболического цикла. Проанализировав химический и изотопный состав в потоках воды, вытекающей из озера, группа ученых под руководством Джилл Микукки с Гарвардского университета смогла доказать, что это озеро заселено микроорганизмами, которые при отсутствии солнечного света, необходимого для фотосинтеза, а также питательных веществ, поступающих извне, получают жизненную энергию, восстанавливая растворенные в воде сульфаты до сульфитов с последующим их окислением ионами трехвалентного железа, проникает в воду из почвы на дне озера.


1. Теория происхождения

О существовании жизни в подледных озерах Антарктики ученые рассуждают с 1960-х годов, но точно установить этот факт мешали два обстоятельства - необходимость бурения сотен метров и километров льда а также опасения по поводу заражения уникальных закрытых экосистем "внешними" бактериями. Кровавый водопад предоставил биологам уникальную возможность получить в свои руки образцы воды огромной глубины без риска заражения "секретного" оазиса, скрытой в одной из сухих долин Антарктиды.

Генетический анализ показал - под толщей ледника Тейлора живут 17 различных видов микроорганизмов. Эти виды во многом аналогичны современным организмам и в то же время совершенно отличны от них. Что, несомненно, есть результат проживания в таких суровых условиях в течение очень длительного времени. Также, генетический анализ бактерий показал, что они родственны с известными бактериями, которые используют для дыхания сульфат. Но изотопный анализ кислорода в сульфатам (также достаточно присутствует в воде из кровавого водопада) привел ученых к выводу, что подледные микроорганизмы, хотя и используют данную соединение в своих потребностях, - совсем не дышат ею.

Еще раньше исследователи установили, что за рыжий оттенок соответствует ржавчина: вода, выходящая из ледяной трещины, оказалась чрезвычайно богата растворимым двухвалентным железом, которое сразу же окисляется, соединяясь с кислородом воздуха. А двухвалентное железо там могло появиться, только если его поставляли микроорганизмы, конвертируя с трехвалентного железа. 1,5-2 миллиона лет назад на этом месте был фьорд. Когда началось оледенение, уровень моря упал и сравнительно небольшой водоем на континенте оказалась закрыта сверху мощным ледником. Микробы же, попавшие в ловушку, все это время жили, перерабатывая остатки органики, запертой вместе с ними, причем дышали они железом из окружающих пород (вместо кислорода) при содействии сульфата в качестве катализатора. Такой цикл ученые уже воспроизводили в лаборатории, но никогда не наблюдали в природе.

Точный размер скрытой водоема - неизвестно. Но предполагается, что он спрятан от солнца почти полукилометровый толщей льда, а тянется на расстояние почти четыре километра.


2. Гипотеза "Снежной шара"

Выживания бактерий в таком неприятном месте снова подняло в научной среде тему "Земли - Снежной шара" (Snowball Earth), то есть гипотезы глобального оледенения, произошло около 650-700 миллионов лет назад и оставило после себя ряд геологических изменений.

Ученые давно спорят - было то оледенения полным (по некоторым оценкам, буквально вся Земля - ​​от полюса до полюса - превратилась тогда в единую ледяную шар, позже ее вернули к жизни вулканизм и выбросы в атмосферу углекислого газа), или где-где оставались открытые участки океана. Спорят и о силе, а также продолжительности оледенения (есть версия, что оно состояло из нескольких периодов, изменяясь паузами - оттепелями).


3. Астробиология

Обнаружена экосистема позволяет астробиолог делать предположения о возможности сохранения жизни в аналогичных условиях на других планетах солнечной системы. Например, ледяными шапками Марса или в океанах спутника Юпитера - Европы.