Геофизики из России и Франции изучили, как крупнейшее в Антарктиде подледное озеро — Восток — получает гелий из находящейся под ним породы. Доля радиоактивных изотопов гелия, попадающего в озеро, невелика и соответствует той, какую могла бы поставлять континентальная провинция без следов вулканической активности. Научная статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Работа поддержана несколькими грантами, в том числе грантом РНФ.

Антарктида — континент, почти полностью покрытый льдом. Поэтому его геологию невозможно изучать напрямую, только по косвенным измерениям. Одно из них — определение содержания различных газов в антарктических льдах. Участки земной коры разного возраста и уровня вулканической активности выделяют разные количества неона и гелия. Более того, соотношение радиоактивных и «обычных» изотопов этих элементов также зависит от характеристик их источника.

Поэтому авторы новой работы определили концентрацию двух изотопов гелия — радиоактивного 3He и нерадиоактивного 4He в образцах льда, расположенных на 2−162 метра выше уровня воды в озере Восток — то есть на 3767−3607 метров в глубь ледника, на поверхности которого расположена исследовательская станция «Восток». Из предыдущих работ известно, что изотопный состав льда над озером зависит от глубины, на которой он находится. В месте бурения лед с глубины до 3539 метров по изотопному составу практически не отличается ото льда на самой поверхности. Ниже этой точки содержание многих веществ, в том числе гелия, в нем резко меняется. Из этого геологи делают вывод, что состав льда ниже 3539 метров соответствует составу жидкой воды озера Восток.

Керны получали во время работ по бурению ледника над озером в 2006—2012 годах. Всего ученые проанализировали состав 24 образцов льда. Главным образом исследователей интересовало соотношение двух изотопов гелия в них. Больше радиоактивного 3He по отношению к нерадиоактивному 4He выбрасывают на поверхность молодые геологические провинции, на которых наблюдается вулканическая активность. Они же отдают в атмосферу больше тепла (его количество, выделенное за определенный период времени, измеряется в милливаттах на квадратный метр). В смеси газов, источником которых служат старые геологические провинции без заметной вулканической активности, соотношение радиоактивных изотопов меньше.

Общую концентрацию изотопов гелия в воде озера авторы статьи оценили в 132 наномоль на литр. Химический анализ показал, что доля 3He в ледяных кернах, изотопный состав которых предположительно совпадает с составом воды озера Восток, невелика. Это означает, что геологическая провинция, лежащая под водоемом, имеет значительный возраст, и вулканической активности на ней нет. Зная зависимость количества радиоактивного гелия от возраста провинции, авторы работы рассчитали, сколько тепла она выделяет: 51 милливатт на квадратный метр. Такие показатели типичны для остывших геологических провинций. Близкое значение для участка территории Антарктиды вблизи озера Восток было получено в исследованиях теплоотдачи геологических провинций материка методом спутниковой магнитной съемки.

Озеро Восток расположено в районе одноименной исследовательской станции в Антарктиде на 77 градусах южной широты и 105 градусах восточной долготы. Площадь его поверхности составляет около 15 000 квадратных километров, что делает Восток самым крупным известным на данный момент подледным озером. Глубину этого водоема оценивают в 1200 метров. Сверху Восток закрыт ледником, толщина которого составляет до 4500 метров. Еще до открытия озера в 1996 году его существование предсказали исходя из предположения, что в нижней части очень толстого ледника температура может быть выше нуля. Либо давление там настолько высоко, что возможно наличие жидкой переохлажденной воды.

Рядом со станцией «Восток» к воде озера пробурили скважину. Толщина ледника в точке бурения составляет 3769 метра. Озеро интенсивно изучают, так как оно может дать информацию о формирования континента Антарктида. Кроме того, оно многие миллионы лет было изолировано от поверхности Земли и, вероятно, содержит в себе уникальные живые организмы.

Источники

Гелий лишил надежд найти под озером Восток вулкан
Российский научный фонд (rscf.ru), 14/06/2018

Похожие новости

  • 17/05/2018

    Ученые ТГУ отправятся на поиски новых бактерий

    ​Ученые кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ в рамках проекта, поддержанного РНФ, займутся поиском новых микроорганизмов в удаленных труднодоступных экосистемах в Сибири. Наряду с этим микробиологи изучат характеристики двух бактерий, обнаруженных в 2017 году глубоко под землей.
    244
  • 27/02/2017

    Иван Звягин: персональная медицина будет слишком дорогой для людей

    ​Научный сотрудник Института биоорганической химии РАН Иван Звягин рассказал о том, какие проблемы стоят на пути "наук о жизни" в России и коммерциализации их результатов, почему персональная медицина пока остается мечтой и о том, почему медицинские стартапы нередко проваливаются.
    1047
  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    668
  • 29/12/2017

    Ученые разработали алгоритм для ДНК-оригами

    Международный коллектив российских и американских ученых предложил алгоритм компьютерного моделирования сложенных из ДНК трехмерных конструкций. Такие нанороботы могут использоваться в электронике и медицине, например, для доставки лекарств.
    421
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    1357
  • 23/07/2018

    Магнитные нанодиски улучшат качество томографии

    Ученые России и США разработали магнитные наноструктуры, регистрируемые индукционными методами с рекордной чувствительностью в организме лабораторных животных in vivo.  Полученные магнитные микродиски позволят увеличить чувствительность и информативность различных методов визуализации органов и тканей, таких как магнитно-резонансная томография, MPQ и MPI (magnetic particle imaging).
    98
  • 20/04/2018

    Ученые обнаружили неожиданные функции белка, ответственного за программируемую гибель клеток

    Продолжая исследовать необычные роли белка каспаза-2, одного из важнейших участников апоптоза (программируемой клеточной гибели), биологи обнаружили еще один белок, с которым он может взаимодействовать.
    292
  • 15/02/2018

    Томские ученые доказали эффективность нового метода диагностики заболеваний мозга

    ​Издательство Nature Publishing Group опубликовало результаты исследований ученых ТГУ, подтверждающие эффективность нового метода диагностики заболеваний головного мозга. Уникальный способ неинвазивной оценки состояния оболочек нервных волокон (миелина) при помощи магнитно-резонансной томографи (МРТ) был разработан под руководством профессора Университета Вашингтона, научного руководителя лаборатории нейробиологии НИИ ББ ТГУ Василия Ярных.
    575
  • 16/05/2018

    Российские биохимики нашли новые ферменты с необычной активностью

    ​Российские ученые охарактеризовали новые ферменты-трансаминазы, которые могут работать как в типичных для своего семейства реакциях, так и в нехарактерных для него. Результаты работы будут полезны в фундаментальном аспекте для поиска и предсказания свойств ферментов по их аминокислотной последовательности и для использования в биотехнологических процессах.
    192
  • 07/08/2018

    Алгоритм ALICE определит особенности иммунитета по одному анализу крови

    Коллектив исследователей из России и Франции разработал статистический метод для анализа репертуара Т-клеточных рецепторов (ТКР). Его главная особенность и преимущество в том, что он позволяет связать набор ТКР конкретного человека с ответом его иммунитета на вакцинацию, терапию злокачественных опухолей, инфекции и аутоиммунные заболевания.
    54