Luego de finalizada la Segunda guerra mundial cientificos de diversos paises iniciaron una intensa actividad para restablecer sus vínculos con colegas de otras naciones lo que se fue plasmando en diversas reuniones internacionales que serian coronadas con la celebracion del An-o Geofisico Internacional 1957-1958, que permitio un despliegue sin precedentes de investigacion cientifica a nivel planetario apoyado por el desarrollo de nuevos medios tecnologicos.
El An-o Geofisico internacional (AGI) permitio tambien el despliegue de una gran actividad cientifica en la Antartica la que hasta mediados de los ´50 era conocida apenas en un 2% de su extension geografica. Las acciones sin precedentes de la comunidad internacional sobre el continente blanco permitirían fundar unas 60 bases, conocer la topografia de su superficie de hielo, descubrir diversos e importantes rasgos geograficos, realizar, entre otros, estudios meteorologicos, oceanograficos, sismologicos o glaciologicos y ademas servirian de inspiracion directa para la firma del Tratado antartico en 1959 que establecio a este continente, entendido como las extensiones de tierra y mar entre latitud 60 y el Polo sur, como un espacio internacional para la ciencia y la paz y vedado para acciones militares.
El An-o Geofisico internacional (AGI) permitio tambien el despliegue de una gran actividad cientifica en la Antartica la que hasta mediados de los ´50 era conocida apenas en un 2% de su extension geografica. Las acciones sin precedentes de la comunidad internacional sobre el continente blanco permitirían fundar unas 60 bases, conocer la topografia de su superficie de hielo, descubrir diversos e importantes rasgos geograficos, realizar, entre otros, estudios meteorologicos, oceanograficos, sismologicos o glaciologicos y ademas servirian de inspiracion directa para la firma del Tratado antartico en 1959 que establecio a este continente, entendido como las extensiones de tierra y mar entre latitud 60 y el Polo sur, como un espacio internacional para la ciencia y la paz y vedado para acciones militares.
El logo del AGI ponia de relieve dos elementos, el primero las caracteristicas naturales de nuestro planeta, presentes en el trazado de los paralelos y meridianos, en la inclinacion del eje terrestre y tambien en la separacion entre el dia y la noche sobre el Globo ademas de poner el acento en la Antartica como un nuevo horizonte de descubrimientos. Luego, se puede observar el nuevo orgullo tecnologico de entonces: la investigacion de la atmosfera y el inicio de la investigación espacial vistos a traves de un satelite que circunnavega la Tierra.
En 1951 las Naciones Unidas habia formado un Comite cientifico en preparacion del AGI* el cual instaba a las naciones a realizar actividades cientificas en la Antartica idea que habia sido acogida por entusiasmo en Moscu por la Academia de Ciencias de la URSS y en Leningrado por el Instituto del Artico y que llevaria a que los sovieticos decidieran el 13 de julio de 1955 enviar su primera expedicion con el proposito de establecer diversas bases cientificas en el territorio**.
*Las actividades del An-o Geofisico Internacional comprendieron la participacion de 67 paises, siendo los mas activos en proyectos los Estados Unidos, Gran Bretan-a y la Union Sovietica. Fue prorrogado en 1 an-o, extendiendose hasta fines de 1959.
**Seis de ellas se abririan solo a proposito del AGI siendo cerradas entre 1957 y 1961.
**Seis de ellas se abririan solo a proposito del AGI siendo cerradas entre 1957 y 1961.
El interes de los sovieticos en enviar una expedicion a la Antartica no era algo nuevo pues ya se habian manifestado a favor a comienzos de la decada de 1930 a proposito del 2do An-o Polar Internacional a realizarse entre 1932 y 1933. Entonces se planeaba que la expedicion cientifica fuese llevada por una flotilla ballenera sovietica, pero todo tuvo que anularse luego de que las autoridades de la Union sudafricana* rechazaran por motivaciones politicas abastecer con combustible a los buques sovieticos.
*Predecesor historico de la Republica de Sudafrica.
Sus intereses en la Antartica habian tambien quedado expresados a traves de un memorandum firmado por Stalin del 7 de julio de 1950 y en el cual se declaraba “a todas las partes interesadas” que la Union Sovietica no reconoceria ninguna decision vinculada con la Antartica en la cual los sovieticos no tomaran parte. La accion era una respuesta a las reclamaciones territoriales que habian ya realizado sobre la Antartica 7 naciones: Argentina, Chile, Francia, Noruega, Nueva Zelandia y el Reino Unido. Fue precisamente esta declaracion, que se origino a partir de una declaracion de febrero de 1949 del Presidente de la Sociedad geografica de la URSS, Lev Semenovich Berg(imagen superior), la que llevo a los Estados Unidos a abstenerse de hacer una reclamacion territorial en la Antartica, temiendo que llevara a una declaracion equivalente de parte de la Union Sovietica en tiempo en los cuales los norteamericanos buscaban mantenerlos alejado de la Antartica.
El 13 de febrero de 1956 (imagen superior) la expedicion funda en areas costeras el observatorio Mirni, la primera estacion antartica sovietica. Luego, el 25 de febrero, despega desde Mirni un avion hacia la zona del Polo geomagnetico* a fin de sobrevolar el area donde se planeaba en el corto plazo levantar una nueva estacion, la que llevaria el nombre de Vostok. Este como otros vuelos de reconocimiento realizados entonces sobre la zona permitieron por primera vez esclarecer que el casquete de hielo antartico se elevaba alli a mas de 4 mil m de altura. Las condiciones de habitabilidad de la zona escogida para erigir la estacion Vostok eran conocidas solo en teoria y se asumia que alli la temperatura podia descender hasta los -100ºC.
*Punto del Hemisferio sur donde el eje del dipolo magnetico intersecta la superficie de la Tierra. Entonces se ubicaba en latitud 78º28´ y longitud 106º48´ habiendose desplazado en 2005 a los 79º74´ y los 108º 22´
El 2 de abril de 1956 parte desde Mirni un convoy de vehiculos para explorar el interior de la Antartica, labor que se extiende hasta el 4 de mayo cuando temperaturas de -50ºC y varios dias seguidos de ventisca con vientos de 100 km/hr forzaron a detener la marcha. Se decidiria establecer alli una nueva estacion, Пионерская (Pionerskaya), que gracias al posterior apoyo logistico de diversos vuelos se logro inaugurar el 27 de mayo de 1956.
En octubre los sovieticos fundarian otra estacion escogiendo un sitio descubierto por un piloto norteamericano desde el aire y que contaba con la particularidad de estar ausente de hielo. La estacion se denominaria Оазис (Oasis) y se desactivaria tras el fin del AGI siendo entregada para su operacion posterior a la Academia de ciencias de Polonia.
Con el arribo a Mirni de una nueva expedicion antartica sovietica, 1956-1958, al mando de Aleksey Treshnikov (imagen anterior), comenzaron los preparativos para construir una base temporal al interior del continente, Vostok-1 que se situaria en una bifurcacion que permitiria en breve plazo llevar a una parte de la expedicion en direccion hacia el Polo geomagnetico para construir Vostok y a la otra parte hacia el Polo de la Inaccesibilidad para construir alli una estacion homonima.
Esta II expedicion, valiendose de estudios sismologicos, pudo ademas descubrir que en la Antartica oriental el espesor del casquete de hielo se extendia a veces incluso bajo el nivel del mar.
A pesar de que es un tema carente de consenso entre los historiadores, los rusos afirman que las primeras embarcaciones en arribar hasta La Antartica, y por ello en descubrirla, fueron dos embarcaciones a vela rusas: Mirni, bajo el mando de Mixail Lazarev y Vostok, bajo el mando de Faddey Bellinsgauzen (nacido en el Imperio ruso en territorios que hoy pertenecen a Estonia, siendo el mismo de origen aleman). Los navios avistaron la Antartica por primera vez en enero de 1820 como parte de una expedicion que se extendio entre 1819 y 1821 y que circunnavego el continente antartico. En honor de esas embarcaciones, que habrian hecho al Imperio Ruso el descubridor de la Antartica, recibieron sus nombres 2 estaciones antarticas sovieticas: la estacion Mirni, ubicada en la costa, y Vostok, sobre el Polo del Frio de nuestro planeta.
Al establecer bases antarticas la Union Sovietica ponia una lapida final a las pretensiones que tuvieron alguna vez los Estados Unidos de mantenerlos fuera de la Antartica y cuya expresion mas concreta habia sido el intento norteamericano de internacionalizar el continente, propuesto en dos ocasiones en 1948, cuando consideraba como participes del proyecto solo a los paises que hasta entonces tenian reclamaciones territoriales en el continente blanco: Argentina, Australia, Chile, Francia, Noruega, Reino Unido y Nueva Zelandia, ademas de los Estados Unidos.
La fundacion de Восток (Vostok), entonces la 4a estacion antartica sovietica, se produciria el 16 de diciembre de 1957 cuando 9 vehiculos del convoy perteneciente a la 2a expedicion sovietica a la Antartica (1956-1958) alcanzan las regiones profundas de la Antartica central tras 4 meses de una travesia que se habia extendido por 1415 km y que se habia iniciado en la estacion matriz de las operaciones antarticas sovieticas: Мирный (Mirni). Durante la travesia los sovieticos cerraron el 1º de diciembre la estacion temporal Vostok-1 que habian abierto unos meses antes, el 18 de marzo, llevandose a Vostok parte del equipamiento de la base clausurada.
Despedida realizada en la estacion Mirni el 8 de octubre de 1957 del convoy con direccion a Vostok. Mas abajo izamiento de la bandera sovietica el 16 de diciembre de 1957, al inaugurar la estacion Vostok.
Антарктическая станция Восток
La estacion antartica Восток (Vostok. Pronunciese Vastók) se encuentra a 3488 metros de altura sobre el nivel del mar pero debido a las bajisimas temperaturas esos 3,5 km son equivalentes en contenido de oxigeno a 5 mil metros de altura en otras regiones de la Tierra. Por ello, en Vostok esta prohibido andar rapido y por supuesto correr, ademas es imposible respirar profundamente y a veces esta incluso prohibido salir de las instalaciones de la estacion por mas de 15 o 20 minutos.
Corte transversal desde un extremo a otro de la Antartica que permite apreciar en negro la roca continental y en su parte superior el inmenso casquete de hielo. Pueden observar ademas la fuerte pendiente existente en el casquete polar desde la estacion Mirni hacia Vostok como tambien que el sector oriental de la Antartica es mucho mas elevado que su sector occidental
La aclimatizacion en Vostok se da con lentitud y esfuerzo requiriendo entre 1 semana hasta 1-2 meses y es acompan-ada por dolor de cabeza, sofocacion, fuerte aumento de la presion, perdida del suen-o y del apetito, nauseas, vomito, dolor en las articulaciones y los musculos. La perdida de peso producida alcanza entre 3-5 kg, aunque hay casos en que esa cifra ha alcanzado hasta los 12 kilos.
Entre marzo y diciembre, ambos meses inclusive, la coneccion de la estacion con el resto del mundo se da solo por radio por lo que quienes residen alli deben valerse por sus propios medios durante todos esos largos meses los cuales incluyen ademas del frio extremo, la falta de oxigeno y el ya mentado aislamiento una noche polar de 4 meses, que va del 23 de abril al 21 de agosto.
Arriba los vehiculos todoterreno usados para la 1era expedicion antartica. A partir de la temporada 1959-1960 se comenzo a usar una version modificada, construida en la ciudad de Xarkov y que se conoceria con el apodo de Харьковчанка (Xarkovchanka). El nuevo vehiculo estaria en uso hasta la decada de 1990. Pueden apreciarlo a continuacion.
Hoy para llegar a Vostok se requiere 5 horas de vuelo desde la estacion Mirni o cerca de 40 dias en un convoy de vehiculos con oruga. Los aviones, en virtud de su autonomia de vuelo, cuentan con 20 minutos para encontrar la estacion una vez arribados al area en torno a Vostok, si no lo hacen en ese plazo deben regresar a Mirni.
Fotografia de un integrante de la estacion Vostok quien estuvo realizando trabajos en el exterior durante varias horas y cuyo rostro quedo cubierto por una gruesa capa de hielo.
Se considera que el invierno en Vostok se extiende por 6 meses, desde abril a septiembre, mientras que el "verano" se extiende por 2 meses: diciembre y enero. Si bien la temperatura del aire en verano mas que duplica la del invierno, las temperatura en los meses mas calidos del an-o son usualmente inferiores a -30ºC, lo que equivale a decir que en verano en Vostok se replican las condiciones del invierno en Siberia. De hecho la temperatura mas alta registrada en el lugar, producida el mismo dia de fundacion de la estacion, alcanzo -13.6ºC. Sin embargo, lo mas destacado en terminos de temperatura en la estacion Vostok se produjo el 21 de julio de 1983 cuando se registraron -89.2ºC, la temperatura mas baja registrada en la Tierra lo que le dio a la estacion el titulo, que aun conserva, de Polo del Frio de nuestro planeta y que la hizo famosa en todo el mundo.
Hay, sin embargo, un hecho desconocido en relacion al calificativo de Vostok como Polo del Frio porque no fue la medicion de 1983 la que le permitio tal calificativo sino otra muy anterior cuando el primer jefe de Vostok, Василий С. Сидоров (Vasili S. Sidorov, imagen superior), midio a fines de diciembre de 1958 la temperatura hasta entonces mas baja medida sobre la tierra: -88.3ºC.
Pero no seria solo su condicion de lugar mas frio de la Tierra el que haria famosa a esta estacion antartica rusa. El futuro le depararia una nueva sorpresa, fruto parcial de la mera casualidad.
El 2 de febrero de 2009 China inauguro su 3era estacion antartica, Kunlun, ubicada sobre el Domo de Argos, en el punto mas alto de la Antartica oriental. La estacion se situa a una altura de 4091 metros sobre el nivel del mar, es decir, a mas de 500 metros sobre la altura de la estacion rusa Vostok por lo que es probable que en un futuro cercano el titulo de Polo del Frio pase de manos rusas a manos chinas. En la foto pueden observar un telescopio, el primero de un conjunto de 5 que se instalaran en el lugar, considerado por su altura y sequedad del aire privilegiado para realizar observaciones astronomicas. La magnitud del proyecto habla por si solo del rol que China pretende jugar hoy en la Antartica y tambien en el mundo entero.
Hacia un nuevo descubrimiento
Los “lagos” antarticos
En 1959, cuando comenzaban los primeros vuelos regulares de verano hacia la Antartica central, a R.V. Robinson, miembro de la tripulacion del destacamento aereo de la 4ta expedicion antartica sovietica, le llamaron la atencion durante sus vuelos en la region de la estacion Vostok areas significativas del glaciar, de varias de decenas de kilometros, que se diferenciaban grandemente del resto de la superficie de hielo. En el monotono paisaje blanco se dibujaban en la llanura manchas oscuras, de forma oval y bordes homogeneos que los pilotos terminarian bautizando como lagos. Los “lagos” eran visibles solo cuando el Sol estaba muy bajo en el horizonte y se estaba en direccion opuesta al Sol, siendo visibles en la lejania, cerca del horizonte. Los pilotos sovieticos, convencidos de que esas areas destacadas se encontraban siempre en los mismos lugares se valian de ellas para orientarse al volar.
En el futuro se lograria establecer que la zona es 10 veces mas plana que su entorno lo que justificaba la apreciacion visual de los pilotos.
El espesor critico
A mediados de la decada de 1950 y con ayuda de metodos sismologicos se habia establecido que el espesor de los glaciares en la Antartica central alcanzaba una magnitud inusual de 3500 a 4 mil metros. Entonces, el destacado oceanografo sovietico, y tambien Almirante de la Marina de guerra sovietica, Nikolay Zubov (imagen superior) introdujo el concepto de "Espesor critico de un glaciar", medida de su profundidad a partir de la cual y debido a la inmensa presion la temperatura del hielo deberia alcanzar su punto de fusion. Zubov consideraba que precisamente en lugares de la Antartica alejados de la costa la capa de hielo era capaz de derretirse por su inmenso peso a pesar de la baja temperatura del aire y del glaciar.
Posteriormente, el glaciologo sovietico Igor Zotikov (imagen superior), quien habia partido en diciembre de 1958 a la Antartica por 1 an-o y medio, valiendose de sus propios estudios de la cubierta de hielo antartico ademas de informacion aportada por las cuatro primeras expediciones antarticas de la URSS establecio en 1961 la posibilidad del derretimiento continuo del hielo en la base del glaciar en el sector central de la Antartica.
Se estimaba una temperatura de -2ºC en la base del casquete de hielo antartico en la Antartica central por el aporte del calor del interior de la Tierra a traves de fuentes geotermales lo que sumado a una presion superior a las 300 atmosferas por el peso del glaciar provocaria un derretimiento continuo de agua, la que se moveria como una delgada pelicula hacia sectores del glaciar de menor espesor donde nuevamente se congelaria para terminar desplazandose hasta los extremos del casquete ya en forma de hielo. Tambien, se esperaba que en zonas donde la base de roca tuviera ahondamientos el agua se acumulase formando verdaderos lagos subglaciares. Se consideraba ademas que las aguas contendrian una gran cantidad de oxigeno el que en escalas de miles de an-os seria llevado por la nieve desde la superficie hasta el fondo del glaciar donde el hielo al derretirse lograba liberarlo.
Segun los calculos de Zotikov el derretimiento del glaciar en la Antartica central deberia alcanzar 3-5 mm anuales.
Poco despues el cientifico realizo una carta de las areas de derretimiento continuo en el lecho del glaciar antartico de acuerdo al cual bajo la coraza de hielo se vierte un verdadero mar de agua dulce. Zotikov destaco los alrededores de las estaciones Amundsen-Scott y Byrd, ambas de los Estados Unidos, y de Vostok como los lugares mas promisorios para buscar esos lagos subglaciares.
Los calculos mostraron que a 350 km de la estacion Mirni, que se encuentra en la costa antartica, ya el espesor real del hielo comienza a superar su espesor critico por lo que practicamente en toda la Antartica central, y a pesar de las bajisimas temperaturas de superficie, el lecho del glaciar presentaria fusion del hielo de forma permanente.
El aporte de los sismogramas
Entre 1959 y 1964 el joven geografo Андрей Капица (Andrey Kapitsa, imagen superior) realizo una serie de estudios sismicos para medir el espesor del casquete antartico en el entorno de la estacion Vostok.
A continuacion pueden observar un sismograma de 1964 tras una explosion realizada a 40 m de profundidad de 5 kilos de TNT. La deteccion de las ondas de choque se realizo a traves de geofonos instalados hasta 50 m de profundidad pues entonces los taladros termicos no permitian avanzar a mayor profundidad.
Los registros de los geofonos permiten apreciar 2 ondas principales, la primera que llego cerca de 2 segundos despues de la explosion y otra que lo hace con una diferencia de casi 0,7 segundos. En terminos de distancia equivalia a una capa de 500 metros, entre los 3700 y los 4200 metros de profundidad, que Kapitsa interpreto como la presencia de rocas sedimentarias de menor densidad, un elemento esperable en la base de un glaciar, de modo que la primera onda revelaba el reflejo de la onda desde la interfase glaciar-roca sedimentaria y la segunda el reflejo de la onda sobre la roca madre tras cruzar 500 metros de esas rocas sedimentarias.
La real significancia de su trabajo deberia esperar algunas decadas.
Agua bajo la Antartica
El avance de la tecnologia de perforacion del hielo permitio ir alcanzando profundidades cada vez mayores de modo que en la primavera (del Hemisferio Norte) de 1968 en la perforacion que realizaban los norteamericanos en la estacion antartica Byrd se encontraron de manera absolutamente inesperada con agua a 2164 metros de profundidad. Debido a la diferencia de presion el agua ascendio 55 metros a traves del agujero de perforacion mezclandose con el liquido que se usaba en la perforacion y ademas destruyendo el costoso equipo de perforacion para luego congelarse.
En los ´70 un restringido grupo de investigadores de Dinamarca, Estados Unidos y el Reino Unido dirigidos por Gordon Robin del Instituto polar britanico Robert Scott ejecuto un extenso programa de vuelos realizando sondeos con ondas de radio (RES, Radio-echo sounding) sobre la capa de hielo de la Antartica central. El aparato de radar enviaba ondas VHF hacia el casquete de hielo las que eran reflejadas de vuelta.
Tal como con las ondas sismicas el radar puede ser usado para medir el espesor de la capa de hielo luego de multiplicar el tiempo de ida y vuelta de la onda por su velocidad y dividir el resultado por 2. Luego se trazan una al lado de la otra las reflexiones obtenidas de pulsos consecutivos del radar mientras el avion se va desplazando sobre el glaciar lo que permite a los glaciologos generar un mapa de la capa de hielo en seccion transversal. Como el equipo de radar requerido se puede montar en un avion se puede registrar informacion a lo largo de una linea de vuelo a unos 300 km/hr lo que permite sondear una extensa superficie.
Aunque a veces resulta dificil discernir la base de un glaciar en un corte transversal generado por el radar la presencia de agua deja un sello distintivo puesto que posee ecos de radar inconfundibles de la interfase entre el hielo y el agua y que varian muy poco en intensidad en una distancia larga. En cambio, cuando el hielo esta asentado sobre la roca madre usualmente genera reflexiones variables o debiles que aparecen en un perfil de radar como imprecisas y ondulantes (ver figura superior derecha)
El equipo, que fue pionero en usar los radares montados en aviones, descubrio muchos lagos pequen-os bajo el casquete de hielo antartico lo que comunicaron a la comunidad cientifica internacional en 1973 mientras que 4 an-os mas tarde se encontraron con un lago subglaciar de dimensiones mucho mayores, estimado en unos 10 mil km2 de superficie, y que por su ubicacion cercana a la estacion Vostok fue bautizado tambien como Vostok.
La intervencion de la tecnologia satelital
Luego de agregar el radar aerotransportado a sus herramientas de trabajo, los cientificos se encontrarian en los ´90 con otra gran herramienta tecnologica: el uso de altimetria satelital, que les permitiria enviar sen-ales de radar desde un satelite hacia nuestro planeta para trazar la cartografia terrestre con precision de pocas decenas de centimetros.
Esta labor involucraria a la Antartica en 1991 cuando fue lanzado al espacio el satelite europeo ERS-1 (European Remote Sensing) el que realizo mediciones altimetricas y escaneo un sector significativo del continente blanco. En 1993 Jeffrey Ridley y sus colegas procesaron los datos recibidos y pudo determinarse el relieve antartico con una precision de cerca de medio metro lo que les permitio distinguir un area plana* en torno al area que los ecoradares habian identificado sobre el lago subglacial Vostok y en la cual los margenes del lago coincidian con los datos entregados por los sobrevuelos.
Era parte de los "lagos" que los pilotos sovieticos identificaron en la decada de los ´60.
El consenso entonces sobre la presencia de una lago subglaciar bajo la estacion Vostok se hizo evidente, solo faltaba por definir cuan profundo se encontraba y cuanto sedimento habia acumulado.
En 1993 se organizo en Cambdridge, Inglaterra una reunion de un dia para la restringida comunidad que se dedicaba al estudio del lago. Tras analizar la informacion de que se disponia y realizarse diversos calculos se reconocio que la velocidad de sedimentacion era demasiado pequen-a para haber cubierto el lago por completo. Si bien no se conocia la profundidad del lago se conocia el relieve tipico del fundamento rocoso en el sector oriental de la Antartica por lo que se podia esperar la presencia de valles de varias centenas de metros. Pero entonces otra pregunta se volvia relevante: Por que Kapitsa en sus sismogramas de 1964 no habia distinguido el lago?
Como el estaba presente las personas le pidieron interpretar nuevamente sus datos y el afirmo que los revisaria al regresar a Moscu. Kapitsa habia dejado los sismogramas en su casa de campo donde habia ocurrido un incendio y parte de la casa se habia incendiado pero por fortuna los registros estaban apenas chamuscados y 30 an-os despues pudo volver a revisarlos y comprender que la capa de 500 metros presente bajo el hielo no era de roca sedimentaria, como el lo habia interpretado, sino de agua. Asi que en septiembre de 1994 elaboro un informe reinterpretando sus datos.
El acorde final fue la publicacion en 1996 en la revista Nature de un articulo sobre el lago Vostok, cuyos autores fueron quienes tomaron parte, cada uno de distinta manera, en el descubrimiento del lago: Kapitsa, Zotikov, Robin, Ridley y Siegert.
Los “lagos” antarticos
En 1959, cuando comenzaban los primeros vuelos regulares de verano hacia la Antartica central, a R.V. Robinson, miembro de la tripulacion del destacamento aereo de la 4ta expedicion antartica sovietica, le llamaron la atencion durante sus vuelos en la region de la estacion Vostok areas significativas del glaciar, de varias de decenas de kilometros, que se diferenciaban grandemente del resto de la superficie de hielo. En el monotono paisaje blanco se dibujaban en la llanura manchas oscuras, de forma oval y bordes homogeneos que los pilotos terminarian bautizando como lagos. Los “lagos” eran visibles solo cuando el Sol estaba muy bajo en el horizonte y se estaba en direccion opuesta al Sol, siendo visibles en la lejania, cerca del horizonte. Los pilotos sovieticos, convencidos de que esas areas destacadas se encontraban siempre en los mismos lugares se valian de ellas para orientarse al volar.
En el futuro se lograria establecer que la zona es 10 veces mas plana que su entorno lo que justificaba la apreciacion visual de los pilotos.
A mediados de la decada de 1950 y con ayuda de metodos sismologicos se habia establecido que el espesor de los glaciares en la Antartica central alcanzaba una magnitud inusual de 3500 a 4 mil metros. Entonces, el destacado oceanografo sovietico, y tambien Almirante de la Marina de guerra sovietica, Nikolay Zubov (imagen superior) introdujo el concepto de "Espesor critico de un glaciar", medida de su profundidad a partir de la cual y debido a la inmensa presion la temperatura del hielo deberia alcanzar su punto de fusion. Zubov consideraba que precisamente en lugares de la Antartica alejados de la costa la capa de hielo era capaz de derretirse por su inmenso peso a pesar de la baja temperatura del aire y del glaciar.
Se estimaba una temperatura de -2ºC en la base del casquete de hielo antartico en la Antartica central por el aporte del calor del interior de la Tierra a traves de fuentes geotermales lo que sumado a una presion superior a las 300 atmosferas por el peso del glaciar provocaria un derretimiento continuo de agua, la que se moveria como una delgada pelicula hacia sectores del glaciar de menor espesor donde nuevamente se congelaria para terminar desplazandose hasta los extremos del casquete ya en forma de hielo. Tambien, se esperaba que en zonas donde la base de roca tuviera ahondamientos el agua se acumulase formando verdaderos lagos subglaciares. Se consideraba ademas que las aguas contendrian una gran cantidad de oxigeno el que en escalas de miles de an-os seria llevado por la nieve desde la superficie hasta el fondo del glaciar donde el hielo al derretirse lograba liberarlo.
Segun los calculos de Zotikov el derretimiento del glaciar en la Antartica central deberia alcanzar 3-5 mm anuales.
Poco despues el cientifico realizo una carta de las areas de derretimiento continuo en el lecho del glaciar antartico de acuerdo al cual bajo la coraza de hielo se vierte un verdadero mar de agua dulce. Zotikov destaco los alrededores de las estaciones Amundsen-Scott y Byrd, ambas de los Estados Unidos, y de Vostok como los lugares mas promisorios para buscar esos lagos subglaciares.
Los calculos mostraron que a 350 km de la estacion Mirni, que se encuentra en la costa antartica, ya el espesor real del hielo comienza a superar su espesor critico por lo que practicamente en toda la Antartica central, y a pesar de las bajisimas temperaturas de superficie, el lecho del glaciar presentaria fusion del hielo de forma permanente.
El aporte de los sismogramas
Entre 1959 y 1964 el joven geografo Андрей Капица (Andrey Kapitsa, imagen superior) realizo una serie de estudios sismicos para medir el espesor del casquete antartico en el entorno de la estacion Vostok.
A continuacion pueden observar un sismograma de 1964 tras una explosion realizada a 40 m de profundidad de 5 kilos de TNT. La deteccion de las ondas de choque se realizo a traves de geofonos instalados hasta 50 m de profundidad pues entonces los taladros termicos no permitian avanzar a mayor profundidad.
Los registros de los geofonos permiten apreciar 2 ondas principales, la primera que llego cerca de 2 segundos despues de la explosion y otra que lo hace con una diferencia de casi 0,7 segundos. En terminos de distancia equivalia a una capa de 500 metros, entre los 3700 y los 4200 metros de profundidad, que Kapitsa interpreto como la presencia de rocas sedimentarias de menor densidad, un elemento esperable en la base de un glaciar, de modo que la primera onda revelaba el reflejo de la onda desde la interfase glaciar-roca sedimentaria y la segunda el reflejo de la onda sobre la roca madre tras cruzar 500 metros de esas rocas sedimentarias.
La real significancia de su trabajo deberia esperar algunas decadas.
Agua bajo la Antartica
El avance de la tecnologia de perforacion del hielo permitio ir alcanzando profundidades cada vez mayores de modo que en la primavera (del Hemisferio Norte) de 1968 en la perforacion que realizaban los norteamericanos en la estacion antartica Byrd se encontraron de manera absolutamente inesperada con agua a 2164 metros de profundidad. Debido a la diferencia de presion el agua ascendio 55 metros a traves del agujero de perforacion mezclandose con el liquido que se usaba en la perforacion y ademas destruyendo el costoso equipo de perforacion para luego congelarse.
Instalaciones de perforacion del hielo en enero de 1968 en la estacion Byrd
En mayo de ese mismo an-o, Igor Zotikov estaba defendiendo su tesis doctoral sobre la presencia de agua liquida bajo los glaciares antarticos. Su oponente era el glaciologo P. Shumski, reconocido internacionalmente y quien habia elaborado un informe demoledor en su contra de 30 paginas de extension en el que demostraba porque no existia agua bajo esos glaciares. En ese mismo instante llego un telegrama desde la estacion antartica Byrd dandole la razon a Zotikov.
Sondeos con ondas de radio
Sondeos con ondas de radio
Tal como con las ondas sismicas el radar puede ser usado para medir el espesor de la capa de hielo luego de multiplicar el tiempo de ida y vuelta de la onda por su velocidad y dividir el resultado por 2. Luego se trazan una al lado de la otra las reflexiones obtenidas de pulsos consecutivos del radar mientras el avion se va desplazando sobre el glaciar lo que permite a los glaciologos generar un mapa de la capa de hielo en seccion transversal. Como el equipo de radar requerido se puede montar en un avion se puede registrar informacion a lo largo de una linea de vuelo a unos 300 km/hr lo que permite sondear una extensa superficie.
Aunque a veces resulta dificil discernir la base de un glaciar en un corte transversal generado por el radar la presencia de agua deja un sello distintivo puesto que posee ecos de radar inconfundibles de la interfase entre el hielo y el agua y que varian muy poco en intensidad en una distancia larga. En cambio, cuando el hielo esta asentado sobre la roca madre usualmente genera reflexiones variables o debiles que aparecen en un perfil de radar como imprecisas y ondulantes (ver figura superior derecha)
El equipo, que fue pionero en usar los radares montados en aviones, descubrio muchos lagos pequen-os bajo el casquete de hielo antartico lo que comunicaron a la comunidad cientifica internacional en 1973 mientras que 4 an-os mas tarde se encontraron con un lago subglaciar de dimensiones mucho mayores, estimado en unos 10 mil km2 de superficie, y que por su ubicacion cercana a la estacion Vostok fue bautizado tambien como Vostok.
La intervencion de la tecnologia satelital
Luego de agregar el radar aerotransportado a sus herramientas de trabajo, los cientificos se encontrarian en los ´90 con otra gran herramienta tecnologica: el uso de altimetria satelital, que les permitiria enviar sen-ales de radar desde un satelite hacia nuestro planeta para trazar la cartografia terrestre con precision de pocas decenas de centimetros.
Esta labor involucraria a la Antartica en 1991 cuando fue lanzado al espacio el satelite europeo ERS-1 (European Remote Sensing) el que realizo mediciones altimetricas y escaneo un sector significativo del continente blanco. En 1993 Jeffrey Ridley y sus colegas procesaron los datos recibidos y pudo determinarse el relieve antartico con una precision de cerca de medio metro lo que les permitio distinguir un area plana* en torno al area que los ecoradares habian identificado sobre el lago subglacial Vostok y en la cual los margenes del lago coincidian con los datos entregados por los sobrevuelos.
Era parte de los "lagos" que los pilotos sovieticos identificaron en la decada de los ´60.
El consenso entonces sobre la presencia de una lago subglaciar bajo la estacion Vostok se hizo evidente, solo faltaba por definir cuan profundo se encontraba y cuanto sedimento habia acumulado.
En 1993 se organizo en Cambdridge, Inglaterra una reunion de un dia para la restringida comunidad que se dedicaba al estudio del lago. Tras analizar la informacion de que se disponia y realizarse diversos calculos se reconocio que la velocidad de sedimentacion era demasiado pequen-a para haber cubierto el lago por completo. Si bien no se conocia la profundidad del lago se conocia el relieve tipico del fundamento rocoso en el sector oriental de la Antartica por lo que se podia esperar la presencia de valles de varias centenas de metros. Pero entonces otra pregunta se volvia relevante: Por que Kapitsa en sus sismogramas de 1964 no habia distinguido el lago?
Como el estaba presente las personas le pidieron interpretar nuevamente sus datos y el afirmo que los revisaria al regresar a Moscu. Kapitsa habia dejado los sismogramas en su casa de campo donde habia ocurrido un incendio y parte de la casa se habia incendiado pero por fortuna los registros estaban apenas chamuscados y 30 an-os despues pudo volver a revisarlos y comprender que la capa de 500 metros presente bajo el hielo no era de roca sedimentaria, como el lo habia interpretado, sino de agua. Asi que en septiembre de 1994 elaboro un informe reinterpretando sus datos.
El acorde final fue la publicacion en 1996 en la revista Nature de un articulo sobre el lago Vostok, cuyos autores fueron quienes tomaron parte, cada uno de distinta manera, en el descubrimiento del lago: Kapitsa, Zotikov, Robin, Ridley y Siegert.
Entonces, el programa de perforacion del hielo que se realizaba por mas de 10 an-os en la estacion Vostok con propositos paleoclimatologicos adquirio un nuevo proposito: Llegar hasta el lago.
En relacion a los sedimentos presentes en el fondo del lago se concluyo que la tasa de sedimentacion (que tiene relacion con la cantidad de material arrastrado por el glaciar hacia el fondo y la tasa de derretimiento) deberia ser extremadamente baja pero que considerando la edad del lago subglaciar la capa de sedimentos podria ser de decenas hasta centenas de metros.
Al final, todo dependia de la edad del lago, situacion hasta ahora sin resolver pues podria tratarse de un lago preexistente y que fue aislado por la glaciacion permanente de la Antartica, acaecida 15 millones de an-os atras, o sus aguas podian ser solo producto de la fusion del hielo en la base del glaciar que lleno una cavidad vacia en la roca. En este ultimo caso se trataria entonces de un periodo no de millones de an-os sino mucho menor, de al menos unos 700 mil an-os.
Otro aspecto muy relevante era que si habia presencia de agua bajo el casquete antartico el lago podria albergar microorganismos que se habrian desarrollado aisladamente del resto de la Tierra durante varios millones de an-os siguiendo un curso evolutivo distinto lo que les daria a esas formas de vida caracteristicas unicas en nuestro planeta.
Cada vez mas profundo
La perforacion del hielo en la estacion Восток (Vastók) habia comenzado a fines de la decada de los ´60. Entonces, solo se buscaba tomar muestras del hielo para indagar las condiciones climaticas de nuestro planeta en el pasado, nadie consideraba la presencia de grandes masas de agua bajo el glaciar.
En un principio hubo limitaciones tecnologicas al perforar porque el hielo es una sustancia muy plastica que, tal como el agua, tiene la capacidad de escurrir. Por ello, cuando los perforadores comenzaban a atravesar el hielo la abertura se estrechaba rapidamente. Fue por eso que se decidio derramar sobre el instrumento de perforacion un liquido cuya densidad fuera igual a la del hielo, de acuerdo a la temperatura que este poseia, tecnica que se mantiene en uso hasta la actualidad.
La perforacion profunda del hielo en la estacion Vostok comenzaria en 1970 luego del desarrollo de una nueva tecnologia de perforacion desarrollada por un grupo del Instituto de mineralogia de Leningrado (hoy Universidad estatal de mineralogia de San Petersburgo. Imagen superior) a cargo de Нарцисс Барков (Nartsiss Barkov, imagen siguiente).
Con los nuevos taladros termicos se lograria llegar a una profundidad de 952 metros en 1972.
Entonces, el analisis de los testigos extraidos se realizaba en Moscu, en el Laboratorio de isotopos del Instituto de geografia de la Academia de ciencias de la URSS.
En 1981 se comenzo a operar con un nuevo pozo de perforacion, el 3G, con el cual se alcanzo en agosto de 1985 los 2202 metros de profundidad pero luego de estropearse el equipo de perforacion y de que el cable de extraccion se cortara hubo que empezar todo de nuevo, lo que volveria a repetirse con el pozo de perforacion 4G luego de que se alcanzase los 2426 metros en 1989.
El 20 de febrero de 1990 se abrio un nuevo agujero de perforacion llamado 5Г (Пятая глубокая)* que alcanzaria en 1993 los 2755 metros.
*5G, quinta perforacion
Luego de que el Lago Vostok fuera definitivamente descubierto en 1994 el proyecto directo de investigacion del lago fue comenzado por la expedicion antartica rusa en Vostok en la temporada 1995-1996 y se mantiene hasta la actualidad. Como pozo de perforacion se escogio el 5G (imagen superior) el que presentaria 2 fallas graves en los an-os siguientes debido a la perdida del equipo de perforacion en el hielo por la rotura del cable de extraccion lo que forzo a desarrollar 2 peforaciones paralelas: primero 5G-1 y luego 5G-2 (imagen superior).
El hecho de que los cientificos rusos se encontraran en medio de la decada de los ´90 con un proyecto de esa magnitud contrastaba sin duda con la condicion de decadencia que vivia la ciencia rusa en la epoca cuando incluso se habia discutido a nivel de gobierno concluir por un plazo indefinido las actividades de los rusos en la Antartica. Por eso, lo complejo del financiamiento del proyecto llevo a desarrollarlo a partir de 1989 como una operacion conjunta entre la Federacion rusa, Francia y los Estados Unidos quienes distribuian las responsabilidades y se repartian los testigos de hielo extraidos en 3 partes. Sin embargo, el trabajo conjunto concluiria en 1998 cuando la perforacion habia ya superado la barrera de los 3538 metros, el nivel a partir del cual las muestras de hielo demostraron estar constituidas por agua del lago vuelta a congelar.
Detencion de las perforaciones
En 1998 y cuando la profundidad de la perforacion alcanzaba a enero los 3.623 metros, a instancias del Comite cientifico de investigaciones antarticas los rusos decidieron detener los trabajos de perforacion cuando para alcanzar la frontera entre el hielo y el agua restaban apenas unos 150 metros.
El reclamo venia dado por el temor de que la tecnologia entonces en uso pudiera contaminar las aguas del lago que se suponia llevaban al menos varios cientos de miles de an-os aisladas de la atmosfera. Pero ademas como ya se suponia que tambien existia una red de rios subglaciares que conectaba en mayor o menor medida los lagos bajo el casquete polar se temia que la contaminacion de un lago contaminara una superficie muchisimo mas extensa de aguas subglaciares.
En 2004 aparecio tambien un articulo en la revista Nature que mostraba que perforar hasta el lago provocaria contaminacion de sus aguas, aisladas del mundo exterior por millones de an-os.
El tema en cuestion era el liquido usado en la perforacion constituido por una mezcla de kerosene TS1, usado en aviacion, y freon F141b.
El asunto es que un glaciar por accion de la fuerza de gravedad se encuentra sometido a una situacion de tension y el hielo en las paredes del pozo de perforacion se va deformando y sus paredes se vuelven inestables. La columna se estrecha lo que finalmente lleva a atrapar el instrumento de perforacion. Por eso, para fortalecer las paredes el pozo de perforacion se rellena con un liquido especial que permite compensar la presion de la capa de hielo. La eleccion de combustible de aviacion TS-1 y freon se debe a que esa mezcla no pierde fluidez a temperaturas muy bajas, soportando hasta -60ºC mientras que su densidad es igual a la del hielo, unos 920 kg/m3.
Los perforadores rusos tuvieron que explicar a la comunidad internacional que el riesgo de contaminacion era minimo pues la mezcla es hidrofoba, es decir, no se mezcla con el agua y ademas es mas liviana que el agua dado que su densidad relativa es de 0,91 por lo que siempre flotaria sobre el agua en caso de contacto con ella. Se afirmo ademas que el contacto del liquido de perforacion con las aguas del lago se produciria solo en la columna del agujero cuya superficie es de 0.014 m2 y que ademas el liquido no se difundiria por la cubierta de hielo. Ademas, al romperse la capa de hielo y entrar el tubo de perforacion a la cavidad que alberga el lago se crearia un efecto de descompresion de la columna de liquido de perforacion como resultado del cual el agua del lago se elevaria varias decenas de metros a traves del pozo hasta igualar presiones para entonces congelarse en el agujero por lo que solo, en la siguiente temporada, se volveria a perforar para retirar la muestra para su analisis.
El proyecto ruso seria uno de los principales temas de discusion en la XXVI reunion consultiva sobre el Tratado antartico realizada en junio de 2003 en Madrid. A pesar de la fuerte oposicion de algunas delegaciones Rusia logro convencer a los diversos miembros que una nueva tecnologia de perforacion que habia desarrollado el Instituto de Mineralogia de San Petersburgo ese mismo an-o cumplia con todas las normas ambientales exigidas. Pero el acuerdo no dejo en paz a algunos circulos cientificos y en el verano de 2004 se realizo en los Estados Unidos, y sin participacion de Rusia, una conferencia cientifica sobre los problemas de la investigacion del lago Vostok en la cual el proyecto ruso fue sometido a una aguda y, segun el lado ruso, infundada critica.
A fines de diciembre de 2006 se consigue tomar una muestra de hielo desde 3650,43 metros de profundidad. Poco despues, cuando se habian alcanzado los 3665 metros, se produce un problema con el cable y el cabrestante (el dispositivo que eleva y baja el taladro por medio del cable) lo que impidio cumplir con el plan de contar con una muestra de agua del lago para el proximo An-o Polar Internacional, a celebrarse entre 2008 y 2009.
Nuevamente se presentaria un desperfecto en la temporada 2008-2009 cuando se rompe el equipo de perforacion.
En la siguiente temporada 2010-2011, el 3 de febrero de 2011 se alcanzan los 3714,24 metros. Entonces se avanzaba a 2,2 metros por dia por lo que se esperaba alcanzar la superficie del lago entre 16-32 dias mas, es decir, cuando ya estuviera concluida la temporada de verano. Esto forzaria a interrumpir las labores el 7 de febrero a 3720 metros de profundidad esperando reanudarlas en el verano 2011-2012.
El 12 de enero de 2012 se alcanzan los 3737,5 metros. Entonces, las labores se realizaban sin interrupcion salvo un intervalo entre el 17-19 de enero en que se realizaron mediciones geofisicas y otras actividades suplementarias.
El 4 de febrero, a 3766 metros de profundidad, se produce un falso contacto con el lago pero la perforacion continua hasta que al dia siguiente, a los 3769,3 metros* se produce el tan ansiado contacto.
*Si bien la superficie del lago se alcanzo a una profundidad de 3769,3 metros en consideracion del angulo del agujero de perforacion, esa profundidad es equivalente a una distancia vertical desde la superficie diurna del casquete de hielo un poco menor, de unos 3759 metros.
Como se esperaba, la presion del agua del lago empujo por el agujero la columna del liquido de perforacion hacia arriba por lo que no contamino el lago. Cerca de 1,5 m3 de este liquido fue vertido a traves de la superficie superior del agujero a una cubas colectoras especiales ubicadas en el complejo de perforacion, el que luego se bombeo a unos barriles.
El agua del lago habia ingresado al pozo de perforacion a una presion de no menos de 4 atmosferas elevandose a traves de el por casi 600 metros para luego congelarse. Aun asi fue posible extraer el equipo de perforacion, el que estaba cubierto por una gruesa capa de hielo (imagen superior).
Las caracteristicas del Lago Vostok
Si bien hasta ahora se han identificado cerca de 200 lagos antarticos subglaciares (Ver mapa inferior), muchos de ellos unidos por rios subglaciares, de un total estimado en torno a mil el Vostok es el mayor hallado bajo los hielos antarticos contando con una superficie estimada de 15.690 km2* y una profundidad maxima superior a 1,2 km.
*En el listado de los lagos mas grandes del mundo ocupa la posicion 17. El mas grande, el Mar Caspio, es 24 veces mas grande mientras que el segundo mas grande, el Lago Superior, es solo 5 veces mas grande.
Es posible que el lago se formara antes del proceso de congelacion pero tambien es posible que surgiera como resultado de procesos del derretimiento de la capa inferior del casquete de hielo por friccion con la roca. Ambas son hipotesis que deben ser verificadas al estudiar muestras de agua del lago, algo que se considera realizar en la temporada 2013-2014.
Es posible que el lago Vostok quedase aislado del mundo exterior unos 15 millones de an-os atras o tal vez 30-40 millones de an-os, como sea constituye una verdadera capsula del tiempo pues todo lo que quedo bajo el hielo millones de an-os atras se conservo de forma mas o menos aislada por una capa de hielo que hoy alcanza unos 4 kilometros. De existir vida en este lago se desarrollo por tanto a traves de un camino propio y desconocido.
Segun escaners termicos la temperatura del agua en el lago oscila entre 10 y 18ºC lo que revela la presencia de aguas termales en el fondo. Ademas, sobre la superficie de agua del lago se encuentra una inmensa boveda con forma de cupula de varios cientos de metros y llena de aire de composición desconocida.
El hielo sobre el lago y bajo el glaciar consta de dos capas, una superior de hielo llamado de primer tipo y que posee inclusiones arcillosas y de otros minerales que claramente fueron aportados por el casquete de hielo desde la parte del lago menos profunda. Esas inclusiones poseen taman-o milimetrico y una distribucion mas o menos uniforme: 0-20 particulas por cada metro de testigo de hielo. El hielo inferior, que yace junto al agua y que se forma del agua del lago, no posee esas inclusiones y es muy claro, se trata de hielo de segundo tipo. Ambos se diferencian segun criterios como el taman-o de los cristales y la conductividad electrica, que es bastante menor en el hielo del segundo tipo. Ademas, el contenido de gases en el hielo del primer tipo es 100-1000 veces mayor que en el hielo del lago.
En terminos topograficos la orilla oriental del lago (borde derecho en imagen superior) es bastante uniforme mientras que la orilla oeste (borde izquierdo) es muy abrupta en su relieve. En el sector suroeste hay una bahia de forma redondeada que penetra en tierra en una distancia de 10 km mientras que en el area noroeste, a una distancia cercana a los 170 km de la estacion Vostok, se encuentra un completo sistema de bahias y cabos. Mas al norte se encuentra una peninsula con forma de L de 30 por 15 km. La costa norte (borde superior) tiene forma redondeada mientras que en la costa sur hay una bahia pequen-a y un cabo que entra 6 km en el lago.
Los cientificos hace mucho tiempo que anhelaban encontrarse con esta verdadera maquina del tiempo detenida hace millones de an-os para indagar la posibilidad de vida separada del curso evolutivo que siguio el resto de la Tierra. En esta verdadera “lata en conservas” biologica se esperaba encontrar no solo formas relictas de vida sino tambien formas desconocidas de microorganismos cuyo estudio permitiria entender como se desarrollo la vida en la Tierra.
Sin embargo, en las muestras de hielo extraidas y llevadas desde la Antartica hasta Moscu no se encontro presencia de microorganismos por lo que muchos afirmaron de inmediato que el lago era un ecosistema esteril.
Sergey Bulat (imagen superior), Director del laboratorio de biofisica de radiacion y molecular del Instituto de fisica nuclear de San Petersburgo y Director del grupo que estudia los testigos de hielo tomados del lago, conto junto a su equipo de trabajo los microbios presentes en la muestra de hielo chequeando tambien su constitucion genetica. Contaron menos de 10 microbios por ml, la misma magnitud que esperarian encontrar en un lugar esterilizado. 3 de los 4 filotipos hallados fueron identificados como contaminantes del aceite de la perforacion mientras que el cuarto sea probablemente del lubricante utilizado en los trabajos.
Pero los cientificos no se desalientan y esperaran los resultados de la siguiente perforacion que comenzo en diciembre de 2012 y que deberia permitir contar en mayo de 2013 con nuevas muestras.
De acuerdo a Sergey Bulat las capas superiores del lago Vostok aparentemente no presentan vida agregando que se trata de resultados muy preliminares por lo que aun existe la esperanza de encontrar microorganismos en zonas mas profundas. Bulat fue muy precavido en sus apreciaciones porque el y sus colegas estudiaron hielo congelado adherido a los equipos de perforacion, que por asi decirlo apenas se zambulleron en las aguas del lago.
El director del Instituto de microbiologia Vinogradski, Valeri Galchenko afirmo que “mientras no tengamos muestras limpias no podemos decir nada. El ADN que contamino las muestras pudo eliminar el ADN que tal vez se encuentre en las aguas del lago. Por lo tanto, por ahora los resultados de los analisis no disminuyeron ni aumentaron la posibilidad de encontrar vida en el lago".
Por otra parte, nuevamente un conjunto de expertos internacionales expresaron su temor de que la tecnologia rusa de perforacion pudiera haber provocado perjuicio al lago en terminos de contaminación, introduciendo bacterias del mundo exterior en conjunto debido a la presencia del taladro y al liquido usado para la perforacion. Sin embargo, los investigadores rusos reiteraron que esto no pudo haber sucedido por cuanto apenas el taladro alcanzo las aguas del lago fue expulsado con fuerza del orificio, junto con el liquido de perforacion, debido a la gran diferencia de presion existente.
Es como una botella de champagne que se abre e inmediatamente comienza a arrojar su contenido a presion. Se pensaba que los equipos retrocederian solo unos 50 metros pero sucedio que fueron varias centenas de metros por lo que difícilmente se introdujo contaminacion.
El futuro
Al penetrar el lago, el agua se elevo no 40 metros como pensaban los rusos sino 580 debido a la diferencia hidrostatica. Esa columna de agua de medio kilometro se congelo y ahora se la perfora para extraer testigos de hielo que contendran agua limpia en las cuales se podra buscar microorganismos, aunque es muy probable que no los haya pues se trata de agua superficial por lo que la respuesta definitiva deberia encontrarse en el verano antartico 2014-2015 cuando se comience a estudiar el lago en toda su profundidad por medio de sondas.
Esta nueva fase de perforacion comenzo el 6 de diciembre de 2012 tras el arribo a la estacion Новолазаревская (Novolázarevskaya. Imagen superior) de un avion con los integrantes del equipo de trabajo el que posteriormente volaria a a la estacion Vostok.
Se espera conseguir muestras limpias del hielo congelado de la perforacion desde debajo de donde el taladro se detuvo, las que comenzarian a analizarse en mayo de 2013 siempre que la expedicion rusa pueda realizar su trabajo sin contratiempos entre diciembre 2012 y enero 2013.
Pero si no se encuentran microorganismos en el hielo del lago o, posteriormente, en las capas superiores de agua del lago esto no significara, como ya he afirmado, que el lago este muerto. Los microbios hipoteticos deben nutrirse de minerales y en las capas superiores de un lago la mineralizacion es usualmente muy baja por lo que se debe buscar hacia el fondo, donde ademas podrian existir fuentes termales que podrian tambien favorecer la presencia de microorganismos.
Sin embargo, mucho depende tambien del origen del lago. Si antes de congelarse la cuenca que lo alberga era un lugar sin agua, la que solo fue surgiendo despues a medida que el continente fue cubriendose por una coraza de hielo las posibilidades de encontrar vida son minimas pero si el lago ya existia cuando la Antartica era una lugar calido y con vida, los organismos vivos del lago podrian haber tenido oportunidad de adaptarse. Aunque no es muy claro cuanto podrian haber evolucionado las bacterias en una especie de prision bajo el hielo? Se supone que el Vostok perdio contacto con el exterior entre 14-15 millones de an-os atras, un periodo no tan grande para algunas bacterias que han cambiado poco en los ultimos 3 mil millones de an-os a pesar de que otras han mostrado una gran capacidad para adaptarse tras unos pocos an-os a nuestros antibioticos.
Como sea, si todo va de acuerdo a los planes, en el verano antartico 2014-2015 habra sondas al interior del lago midiendo su presion, temperatura y composicion quimica y ademas una de ellas llevara una videocamara. Adicionalmente, 2 laser que trabajan con distintas longitudes de onda intentaran encontrar en el agua moleculas que muestren la presencia de vida, por ejemplo, de aminoacidos. De estar presentes, podrian demostrar la existencia de vida en el lago, actual o en el pasado. Pero sera aun mas relevante las muestras de agua, que seran ascendidas junto con un liquido calorifico que mantendra la temperatura para evitar su congelacion.
De conseguirse muestras directas del lago podran resolverse los siguiente temas fundamentales:
1. Determinar el grado de aislamiento del lago Vostok de otros elementos de la red hidrologica (imagen superior) existente bajo el casquete antartico.
2. Determinar los problemas de estabilidad del lago Vostok y estimar la posibilidad de perdidas catastroficas de agua desde el lago.
3. Explicar el origen y determinar la edad del lago como del cuerpo de agua (en caso de que resulte aislado).
4. Determinar la concentracion, la especie y los mecanismos de adaptacion de los microorganismos que pueblan el interior del lago (o recibir confirmacion de su esterilidad).
Ademas, es posible que el lago contenga informacion critica sobre el inicio de la glaciacion del continente antartico.
Pero tambien la investigacion del Lago Vostok permite plantearse preguntas que van mas alla de la Antartica, en especial en el campo de la evolucion y la exobiologia.
Gerda Horneck del Centro aeroespacial de Alemania, DLR afirmo que "Cualquiera sea el resultado en relacion al lago Vostok sera importante para la astrobiologia y la busqueda de extremofilos pues podria dar indicaciones de como podria ser la vida en otros lugares. Esperamos encontrar cualquier cosa. Incluso si no se encuentra nada sera un importante descubrimiento. Cada cientifico espera algo personal. En mi caso quiero estudiar la posible biodiversidad de las capas superficiales de agua del lago porque esa biodiversidad se desconoce. Este medio es nuevo para la humanidad y lo que lo caracteriza nos resulta desconocido. Hasta ahora no se han extraido muestras de estas aguas.
En la Tierra no hay un nicho ecologico donde no hubieran estado presentes las bacterias. Las bacterias pueden vivir sin oxigeno, sin luz, bajo condiciones de altas temperaturas por lo que de no existir vida en el lago Vostok sera un descubrimiento cientifico porque se comprenderan los limites para la existencia de vida en la Tierra como tambien en otros planetas congelados.
... Lo mas sorprendente seria si encontraramos organismos vivos porque esto haria surgir muchas preguntas. Por ejemplo, de que modo esos microorganismos se desarrollaron en estas condiciones desconocidas? Desde el punto de vista geologico nos interesa, en primer orden, los sedimentos del fondo del lago porque contienen informacion de la Antartica en su epoca de congelacion, unos 30-40 millones de an-os atras".
Los oxigenofilos y la vida fuera de la Tierra
En la Tierra la vida solo tiene limitaciones de temperatura, entre -120ºC y +120ºC, independiente de las condiciones quimicas, se trate de acido sulfurico o de alcali puro, sin embargo, hasta ahora no se ha estudiado un medio con un contenido tal alto de oxigeno como el del lago, de 10-100 veces superior al agua dulce.
El hallazgo de esos oxigenofilos podria ser un descubrimiento extremadamente significativo en la esfera de la astrobiologia para ayudar a buscar vida en otros planetas. Actualmente, muchos cientificos suponen que en uno de los satelites de Jupiter, Europa (imagen superior), existe bajo la gruesa capa de hielo un oceano, es decir, condiciones que podrian permitir la vida por lo que no se excluye que de existir vida en el lago Vostok pudiera ser similar a la de los supuestos habitantes de Europa.
Entrevista con Владимир Котляков
Imaginese que yace sobre la Tierra un trozo de hielo de 25 millones de km3. Si se derritiera el nivel de los oceanos creceria en 70 metros y no existirian San Petersburgo, Holanda o Nueva York y la misma Antartica no seria un continente sino que un grupo de islas nada mas.
Afortunadamente, esto no sucedera porque la naturaleza no produce movimientos bruscos y todo sucede gradualmente. Al parecer, actualmente sucede un periodo de calentamiento y en la Tierra disminuye la cantidad de hielo mientras que el nivel de los oceanos se incrementa, sin embargo, los resultados de las investigaciones en la Antartica hablan de que a pesar del calentamiento el continente esta creciendo lo que es bueno para la humanidad.
Mientras mas calido, se evapora mas humedad de los oceanos lo que aumenta su porcentaje en la atmosfera por lo que llueve mas y cae mas nieve. Y la nieve que cae en la Antartica se acumula gracias a lo cual se ralentiza el nivel de incremento de los oceanos. Si la Antartica no creciera entonces el proceso sucederia bastante mas rapido inundando los territorios costeros del planeta.
Al final, todo dependia de la edad del lago, situacion hasta ahora sin resolver pues podria tratarse de un lago preexistente y que fue aislado por la glaciacion permanente de la Antartica, acaecida 15 millones de an-os atras, o sus aguas podian ser solo producto de la fusion del hielo en la base del glaciar que lleno una cavidad vacia en la roca. En este ultimo caso se trataria entonces de un periodo no de millones de an-os sino mucho menor, de al menos unos 700 mil an-os.
Otro aspecto muy relevante era que si habia presencia de agua bajo el casquete antartico el lago podria albergar microorganismos que se habrian desarrollado aisladamente del resto de la Tierra durante varios millones de an-os siguiendo un curso evolutivo distinto lo que les daria a esas formas de vida caracteristicas unicas en nuestro planeta.
Cada vez mas profundo
La perforacion del hielo en la estacion Восток (Vastók) habia comenzado a fines de la decada de los ´60. Entonces, solo se buscaba tomar muestras del hielo para indagar las condiciones climaticas de nuestro planeta en el pasado, nadie consideraba la presencia de grandes masas de agua bajo el glaciar.
Ensamble de taladro termico
En un principio hubo limitaciones tecnologicas al perforar porque el hielo es una sustancia muy plastica que, tal como el agua, tiene la capacidad de escurrir. Por ello, cuando los perforadores comenzaban a atravesar el hielo la abertura se estrechaba rapidamente. Fue por eso que se decidio derramar sobre el instrumento de perforacion un liquido cuya densidad fuera igual a la del hielo, de acuerdo a la temperatura que este poseia, tecnica que se mantiene en uso hasta la actualidad.
La perforacion profunda del hielo en la estacion Vostok comenzaria en 1970 luego del desarrollo de una nueva tecnologia de perforacion desarrollada por un grupo del Instituto de mineralogia de Leningrado (hoy Universidad estatal de mineralogia de San Petersburgo. Imagen superior) a cargo de Нарцисс Барков (Nartsiss Barkov, imagen siguiente).
Entonces, el analisis de los testigos extraidos se realizaba en Moscu, en el Laboratorio de isotopos del Instituto de geografia de la Academia de ciencias de la URSS.
En 1981 se comenzo a operar con un nuevo pozo de perforacion, el 3G, con el cual se alcanzo en agosto de 1985 los 2202 metros de profundidad pero luego de estropearse el equipo de perforacion y de que el cable de extraccion se cortara hubo que empezar todo de nuevo, lo que volveria a repetirse con el pozo de perforacion 4G luego de que se alcanzase los 2426 metros en 1989.
El 20 de febrero de 1990 se abrio un nuevo agujero de perforacion llamado 5Г (Пятая глубокая)* que alcanzaria en 1993 los 2755 metros.
*5G, quinta perforacion
Luego de que el Lago Vostok fuera definitivamente descubierto en 1994 el proyecto directo de investigacion del lago fue comenzado por la expedicion antartica rusa en Vostok en la temporada 1995-1996 y se mantiene hasta la actualidad. Como pozo de perforacion se escogio el 5G (imagen superior) el que presentaria 2 fallas graves en los an-os siguientes debido a la perdida del equipo de perforacion en el hielo por la rotura del cable de extraccion lo que forzo a desarrollar 2 peforaciones paralelas: primero 5G-1 y luego 5G-2 (imagen superior).
El hecho de que los cientificos rusos se encontraran en medio de la decada de los ´90 con un proyecto de esa magnitud contrastaba sin duda con la condicion de decadencia que vivia la ciencia rusa en la epoca cuando incluso se habia discutido a nivel de gobierno concluir por un plazo indefinido las actividades de los rusos en la Antartica. Por eso, lo complejo del financiamiento del proyecto llevo a desarrollarlo a partir de 1989 como una operacion conjunta entre la Federacion rusa, Francia y los Estados Unidos quienes distribuian las responsabilidades y se repartian los testigos de hielo extraidos en 3 partes. Sin embargo, el trabajo conjunto concluiria en 1998 cuando la perforacion habia ya superado la barrera de los 3538 metros, el nivel a partir del cual las muestras de hielo demostraron estar constituidas por agua del lago vuelta a congelar.
Detencion de las perforaciones
El reclamo venia dado por el temor de que la tecnologia entonces en uso pudiera contaminar las aguas del lago que se suponia llevaban al menos varios cientos de miles de an-os aisladas de la atmosfera. Pero ademas como ya se suponia que tambien existia una red de rios subglaciares que conectaba en mayor o menor medida los lagos bajo el casquete polar se temia que la contaminacion de un lago contaminara una superficie muchisimo mas extensa de aguas subglaciares.
En 2004 aparecio tambien un articulo en la revista Nature que mostraba que perforar hasta el lago provocaria contaminacion de sus aguas, aisladas del mundo exterior por millones de an-os.
El tema en cuestion era el liquido usado en la perforacion constituido por una mezcla de kerosene TS1, usado en aviacion, y freon F141b.
El asunto es que un glaciar por accion de la fuerza de gravedad se encuentra sometido a una situacion de tension y el hielo en las paredes del pozo de perforacion se va deformando y sus paredes se vuelven inestables. La columna se estrecha lo que finalmente lleva a atrapar el instrumento de perforacion. Por eso, para fortalecer las paredes el pozo de perforacion se rellena con un liquido especial que permite compensar la presion de la capa de hielo. La eleccion de combustible de aviacion TS-1 y freon se debe a que esa mezcla no pierde fluidez a temperaturas muy bajas, soportando hasta -60ºC mientras que su densidad es igual a la del hielo, unos 920 kg/m3.
Los perforadores rusos tuvieron que explicar a la comunidad internacional que el riesgo de contaminacion era minimo pues la mezcla es hidrofoba, es decir, no se mezcla con el agua y ademas es mas liviana que el agua dado que su densidad relativa es de 0,91 por lo que siempre flotaria sobre el agua en caso de contacto con ella. Se afirmo ademas que el contacto del liquido de perforacion con las aguas del lago se produciria solo en la columna del agujero cuya superficie es de 0.014 m2 y que ademas el liquido no se difundiria por la cubierta de hielo. Ademas, al romperse la capa de hielo y entrar el tubo de perforacion a la cavidad que alberga el lago se crearia un efecto de descompresion de la columna de liquido de perforacion como resultado del cual el agua del lago se elevaria varias decenas de metros a traves del pozo hasta igualar presiones para entonces congelarse en el agujero por lo que solo, en la siguiente temporada, se volveria a perforar para retirar la muestra para su analisis.
Los rusos se quejaron de que en la reunion no se realizara ninguna critica al proyecto europeo NGRIP de perforacion de un glaciar en Groenlandia que habia descubierto un lago subglaciar al norte de la isla el 17 de julio de 2003, a una profundidad de 3085 metros y en la cual el agua se elevo hasta 45 metros desde el lago a traves del pozo de perforacion y se contamino con el liquido toxico de perforacion. Por ellos las criticas les parecian mas bien expresion de una lucha por el liderazgo en el campo de estudio de los lagos subglaciares por parte de organizaciones cientificas de los Estados Unidos, pues la NASA y el Fondo nacional para la ciencia hacia tiempo que no recibian apoyo financiero para tomar parte en una perforacion.
Los trabajos finalmente se reiniciarian en 2006 tras recibir el acuerdo del gobierno ruso postergandose para los siguientes an-os el acuerdo con algunas organizaciones internacionales que seguian oponiendose.
La reanudacion de las perforaciones
Los trabajos finalmente se reiniciarian en 2006 tras recibir el acuerdo del gobierno ruso postergandose para los siguientes an-os el acuerdo con algunas organizaciones internacionales que seguian oponiendose.
La reanudacion de las perforaciones
A fines de diciembre de 2006 se consigue tomar una muestra de hielo desde 3650,43 metros de profundidad. Poco despues, cuando se habian alcanzado los 3665 metros, se produce un problema con el cable y el cabrestante (el dispositivo que eleva y baja el taladro por medio del cable) lo que impidio cumplir con el plan de contar con una muestra de agua del lago para el proximo An-o Polar Internacional, a celebrarse entre 2008 y 2009.
Nuevamente se presentaria un desperfecto en la temporada 2008-2009 cuando se rompe el equipo de perforacion.
En la siguiente temporada 2010-2011, el 3 de febrero de 2011 se alcanzan los 3714,24 metros. Entonces se avanzaba a 2,2 metros por dia por lo que se esperaba alcanzar la superficie del lago entre 16-32 dias mas, es decir, cuando ya estuviera concluida la temporada de verano. Esto forzaria a interrumpir las labores el 7 de febrero a 3720 metros de profundidad esperando reanudarlas en el verano 2011-2012.
El 12 de enero de 2012 se alcanzan los 3737,5 metros. Entonces, las labores se realizaban sin interrupcion salvo un intervalo entre el 17-19 de enero en que se realizaron mediciones geofisicas y otras actividades suplementarias.
El 4 de febrero, a 3766 metros de profundidad, se produce un falso contacto con el lago pero la perforacion continua hasta que al dia siguiente, a los 3769,3 metros* se produce el tan ansiado contacto.
*Si bien la superficie del lago se alcanzo a una profundidad de 3769,3 metros en consideracion del angulo del agujero de perforacion, esa profundidad es equivalente a una distancia vertical desde la superficie diurna del casquete de hielo un poco menor, de unos 3759 metros.
La fotografia muestra a los integrantes de la estacion Vostok que tomaron parte en la perforacion que llevo al primer contacto con el agua del lago bajo la estacion. El cartel al centro reza: 05 de febrero de 2012. Estacion Vostok, pozo de perforacion 5G-2. Profundidad: 3769.3 metros. EL LAGO. Mas atras aparece la bandera de la Federacion Rusa al tope del lugar donde se realizo la perforacion.
Como se esperaba, la presion del agua del lago empujo por el agujero la columna del liquido de perforacion hacia arriba por lo que no contamino el lago. Cerca de 1,5 m3 de este liquido fue vertido a traves de la superficie superior del agujero a una cubas colectoras especiales ubicadas en el complejo de perforacion, el que luego se bombeo a unos barriles.
El agua del lago habia ingresado al pozo de perforacion a una presion de no menos de 4 atmosferas elevandose a traves de el por casi 600 metros para luego congelarse. Aun asi fue posible extraer el equipo de perforacion, el que estaba cubierto por una gruesa capa de hielo (imagen superior).
La evolucion cronologica de la perforacion del hielo sobre el Lago Vostok mostrando los distintos pozos y las profundidades alcanzadas. En paralelo sobre un mismo pozo de perforacion aparecen perforaciones que se realizaron luego de que la anterior se viera interrumpida por motivos tecnicos.
Las caracteristicas del Lago Vostok
Si bien hasta ahora se han identificado cerca de 200 lagos antarticos subglaciares (Ver mapa inferior), muchos de ellos unidos por rios subglaciares, de un total estimado en torno a mil el Vostok es el mayor hallado bajo los hielos antarticos contando con una superficie estimada de 15.690 km2* y una profundidad maxima superior a 1,2 km.
*En el listado de los lagos mas grandes del mundo ocupa la posicion 17. El mas grande, el Mar Caspio, es 24 veces mas grande mientras que el segundo mas grande, el Lago Superior, es solo 5 veces mas grande.
Es posible que el lago se formara antes del proceso de congelacion pero tambien es posible que surgiera como resultado de procesos del derretimiento de la capa inferior del casquete de hielo por friccion con la roca. Ambas son hipotesis que deben ser verificadas al estudiar muestras de agua del lago, algo que se considera realizar en la temporada 2013-2014.
Trazado del Lago Vostok de acuerdo a perfiles de radar y sondeos sismicos realizados entre 1998 y 2003
Es posible que el lago Vostok quedase aislado del mundo exterior unos 15 millones de an-os atras o tal vez 30-40 millones de an-os, como sea constituye una verdadera capsula del tiempo pues todo lo que quedo bajo el hielo millones de an-os atras se conservo de forma mas o menos aislada por una capa de hielo que hoy alcanza unos 4 kilometros. De existir vida en este lago se desarrollo por tanto a traves de un camino propio y desconocido.
Segun escaners termicos la temperatura del agua en el lago oscila entre 10 y 18ºC lo que revela la presencia de aguas termales en el fondo. Ademas, sobre la superficie de agua del lago se encuentra una inmensa boveda con forma de cupula de varios cientos de metros y llena de aire de composición desconocida.
Pueden apreciar la gran diferencia de profundidad existente entre ambos extremos del lago, con cerca de 500 m bajo la estacion Vostok y unas decenas de metros en el extremo norte del lago. El espesor del hielo glaciar varia a su vez en sentido inverso presentando una diferencia de unos 400 m entre ambos extremos.
El hielo sobre el lago y bajo el glaciar consta de dos capas, una superior de hielo llamado de primer tipo y que posee inclusiones arcillosas y de otros minerales que claramente fueron aportados por el casquete de hielo desde la parte del lago menos profunda. Esas inclusiones poseen taman-o milimetrico y una distribucion mas o menos uniforme: 0-20 particulas por cada metro de testigo de hielo. El hielo inferior, que yace junto al agua y que se forma del agua del lago, no posee esas inclusiones y es muy claro, se trata de hielo de segundo tipo. Ambos se diferencian segun criterios como el taman-o de los cristales y la conductividad electrica, que es bastante menor en el hielo del segundo tipo. Ademas, el contenido de gases en el hielo del primer tipo es 100-1000 veces mayor que en el hielo del lago.
El lago Vostok se encuentra bajo un glaciar que en su superficie es plano y con forma de medialuna. Por otra parte, los sondeos sismicos revelan que bajo la estacion Vostok el agua posee un espesor de unos 500 metros pero en el otro extremo, en su lado norte, los ecos del radar muestra que la profundidad podria llegar a 10 metros o incluso menos.
El analisis de las muestras
Las muestras de agua congelada del lago se vertieron a contenedores previamente esterilizados para ser sometidas a analisis isotopicos, quimicos y biologicos en el Laboratorio de genetica de eucariontes del Instituto de fisica nuclear de San Petersburgo (imagen siguiente).
Las muestras de agua congelada del lago se vertieron a contenedores previamente esterilizados para ser sometidas a analisis isotopicos, quimicos y biologicos en el Laboratorio de genetica de eucariontes del Instituto de fisica nuclear de San Petersburgo (imagen siguiente).
Los cientificos hace mucho tiempo que anhelaban encontrarse con esta verdadera maquina del tiempo detenida hace millones de an-os para indagar la posibilidad de vida separada del curso evolutivo que siguio el resto de la Tierra. En esta verdadera “lata en conservas” biologica se esperaba encontrar no solo formas relictas de vida sino tambien formas desconocidas de microorganismos cuyo estudio permitiria entender como se desarrollo la vida en la Tierra.
Sin embargo, en las muestras de hielo extraidas y llevadas desde la Antartica hasta Moscu no se encontro presencia de microorganismos por lo que muchos afirmaron de inmediato que el lago era un ecosistema esteril.
Sergey Bulat (imagen superior), Director del laboratorio de biofisica de radiacion y molecular del Instituto de fisica nuclear de San Petersburgo y Director del grupo que estudia los testigos de hielo tomados del lago, conto junto a su equipo de trabajo los microbios presentes en la muestra de hielo chequeando tambien su constitucion genetica. Contaron menos de 10 microbios por ml, la misma magnitud que esperarian encontrar en un lugar esterilizado. 3 de los 4 filotipos hallados fueron identificados como contaminantes del aceite de la perforacion mientras que el cuarto sea probablemente del lubricante utilizado en los trabajos.
Pero los cientificos no se desalientan y esperaran los resultados de la siguiente perforacion que comenzo en diciembre de 2012 y que deberia permitir contar en mayo de 2013 con nuevas muestras.
De acuerdo a Sergey Bulat las capas superiores del lago Vostok aparentemente no presentan vida agregando que se trata de resultados muy preliminares por lo que aun existe la esperanza de encontrar microorganismos en zonas mas profundas. Bulat fue muy precavido en sus apreciaciones porque el y sus colegas estudiaron hielo congelado adherido a los equipos de perforacion, que por asi decirlo apenas se zambulleron en las aguas del lago.
El director del Instituto de microbiologia Vinogradski, Valeri Galchenko afirmo que “mientras no tengamos muestras limpias no podemos decir nada. El ADN que contamino las muestras pudo eliminar el ADN que tal vez se encuentre en las aguas del lago. Por lo tanto, por ahora los resultados de los analisis no disminuyeron ni aumentaron la posibilidad de encontrar vida en el lago".
Por otra parte, nuevamente un conjunto de expertos internacionales expresaron su temor de que la tecnologia rusa de perforacion pudiera haber provocado perjuicio al lago en terminos de contaminación, introduciendo bacterias del mundo exterior en conjunto debido a la presencia del taladro y al liquido usado para la perforacion. Sin embargo, los investigadores rusos reiteraron que esto no pudo haber sucedido por cuanto apenas el taladro alcanzo las aguas del lago fue expulsado con fuerza del orificio, junto con el liquido de perforacion, debido a la gran diferencia de presion existente.
El espesor del hielo sobre el lago oscila entre 3.750 y 4.200 metros.
El futuro
Al penetrar el lago, el agua se elevo no 40 metros como pensaban los rusos sino 580 debido a la diferencia hidrostatica. Esa columna de agua de medio kilometro se congelo y ahora se la perfora para extraer testigos de hielo que contendran agua limpia en las cuales se podra buscar microorganismos, aunque es muy probable que no los haya pues se trata de agua superficial por lo que la respuesta definitiva deberia encontrarse en el verano antartico 2014-2015 cuando se comience a estudiar el lago en toda su profundidad por medio de sondas.
Esta nueva fase de perforacion comenzo el 6 de diciembre de 2012 tras el arribo a la estacion Новолазаревская (Novolázarevskaya. Imagen superior) de un avion con los integrantes del equipo de trabajo el que posteriormente volaria a a la estacion Vostok.
Se espera conseguir muestras limpias del hielo congelado de la perforacion desde debajo de donde el taladro se detuvo, las que comenzarian a analizarse en mayo de 2013 siempre que la expedicion rusa pueda realizar su trabajo sin contratiempos entre diciembre 2012 y enero 2013.
Pero si no se encuentran microorganismos en el hielo del lago o, posteriormente, en las capas superiores de agua del lago esto no significara, como ya he afirmado, que el lago este muerto. Los microbios hipoteticos deben nutrirse de minerales y en las capas superiores de un lago la mineralizacion es usualmente muy baja por lo que se debe buscar hacia el fondo, donde ademas podrian existir fuentes termales que podrian tambien favorecer la presencia de microorganismos.
Sin embargo, mucho depende tambien del origen del lago. Si antes de congelarse la cuenca que lo alberga era un lugar sin agua, la que solo fue surgiendo despues a medida que el continente fue cubriendose por una coraza de hielo las posibilidades de encontrar vida son minimas pero si el lago ya existia cuando la Antartica era una lugar calido y con vida, los organismos vivos del lago podrian haber tenido oportunidad de adaptarse. Aunque no es muy claro cuanto podrian haber evolucionado las bacterias en una especie de prision bajo el hielo? Se supone que el Vostok perdio contacto con el exterior entre 14-15 millones de an-os atras, un periodo no tan grande para algunas bacterias que han cambiado poco en los ultimos 3 mil millones de an-os a pesar de que otras han mostrado una gran capacidad para adaptarse tras unos pocos an-os a nuestros antibioticos.
Como sea, si todo va de acuerdo a los planes, en el verano antartico 2014-2015 habra sondas al interior del lago midiendo su presion, temperatura y composicion quimica y ademas una de ellas llevara una videocamara. Adicionalmente, 2 laser que trabajan con distintas longitudes de onda intentaran encontrar en el agua moleculas que muestren la presencia de vida, por ejemplo, de aminoacidos. De estar presentes, podrian demostrar la existencia de vida en el lago, actual o en el pasado. Pero sera aun mas relevante las muestras de agua, que seran ascendidas junto con un liquido calorifico que mantendra la temperatura para evitar su congelacion.
De conseguirse muestras directas del lago podran resolverse los siguiente temas fundamentales:
1. Determinar el grado de aislamiento del lago Vostok de otros elementos de la red hidrologica (imagen superior) existente bajo el casquete antartico.
2. Determinar los problemas de estabilidad del lago Vostok y estimar la posibilidad de perdidas catastroficas de agua desde el lago.
3. Explicar el origen y determinar la edad del lago como del cuerpo de agua (en caso de que resulte aislado).
4. Determinar la concentracion, la especie y los mecanismos de adaptacion de los microorganismos que pueblan el interior del lago (o recibir confirmacion de su esterilidad).
Ademas, es posible que el lago contenga informacion critica sobre el inicio de la glaciacion del continente antartico.
Pero tambien la investigacion del Lago Vostok permite plantearse preguntas que van mas alla de la Antartica, en especial en el campo de la evolucion y la exobiologia.
Gerda Horneck del Centro aeroespacial de Alemania, DLR afirmo que "Cualquiera sea el resultado en relacion al lago Vostok sera importante para la astrobiologia y la busqueda de extremofilos pues podria dar indicaciones de como podria ser la vida en otros lugares. Esperamos encontrar cualquier cosa. Incluso si no se encuentra nada sera un importante descubrimiento. Cada cientifico espera algo personal. En mi caso quiero estudiar la posible biodiversidad de las capas superficiales de agua del lago porque esa biodiversidad se desconoce. Este medio es nuevo para la humanidad y lo que lo caracteriza nos resulta desconocido. Hasta ahora no se han extraido muestras de estas aguas.
En la Tierra no hay un nicho ecologico donde no hubieran estado presentes las bacterias. Las bacterias pueden vivir sin oxigeno, sin luz, bajo condiciones de altas temperaturas por lo que de no existir vida en el lago Vostok sera un descubrimiento cientifico porque se comprenderan los limites para la existencia de vida en la Tierra como tambien en otros planetas congelados.
... Lo mas sorprendente seria si encontraramos organismos vivos porque esto haria surgir muchas preguntas. Por ejemplo, de que modo esos microorganismos se desarrollaron en estas condiciones desconocidas? Desde el punto de vista geologico nos interesa, en primer orden, los sedimentos del fondo del lago porque contienen informacion de la Antartica en su epoca de congelacion, unos 30-40 millones de an-os atras".
Los oxigenofilos y la vida fuera de la Tierra
En la Tierra la vida solo tiene limitaciones de temperatura, entre -120ºC y +120ºC, independiente de las condiciones quimicas, se trate de acido sulfurico o de alcali puro, sin embargo, hasta ahora no se ha estudiado un medio con un contenido tal alto de oxigeno como el del lago, de 10-100 veces superior al agua dulce.
El hallazgo de esos oxigenofilos podria ser un descubrimiento extremadamente significativo en la esfera de la astrobiologia para ayudar a buscar vida en otros planetas. Actualmente, muchos cientificos suponen que en uno de los satelites de Jupiter, Europa (imagen superior), existe bajo la gruesa capa de hielo un oceano, es decir, condiciones que podrian permitir la vida por lo que no se excluye que de existir vida en el lago Vostok pudiera ser similar a la de los supuestos habitantes de Europa.
Entrevista con Владимир Котляков
Vladimir Kotlyakov (imagen superior) es Director del Instituto de geografia de la Academia de ciencias de Rusia y Presidente honorario de la Sociedad rusa de geografia, es ademas academico y tomo parte en la 2a expedicion antartica sovietica en la cual se fundo la estacion Vostok:
“A comienzos de los an-os ´60 mi amigo Igor Zotikov consideraba que en el centro mismo del continente helado, bajo el hielo, debia existir agua liquida pero nadie lo creia. Se requirio mucho tiempo para que todos se dejaran convencer con su trabajo. Junto con los ingleses analizamos sondeos de radiolocalizacion cuyo resultado confirmo que esos extensiones de agua bajo el hielo podian existir y si bien la mas grande existe justamente bajo el lago Vostok nosotros escogimos este lugar por razones completamente distintas y, subitamente, nos encontramos con esto.
El Profesor Kotlyakov a 7 km de la estacion antartica sovietica Mirni, en una fotografia de 1957
El lago es enorme. Es unas 3 veces mas pequen-o que el lago Baykal (ver imagen inferior), tiene 230 km de largo y 50 de ancho y una profundidad maxima no menor de 400 metros.
El lago Baykal con sus 1642 metros es el mas profundo del mundo. Es ademas la mayor reserva natural de agua dulce del planeta, conteniendo un 19% del total mundial. Supera en contenido de agua al de los 5 Grandes lagos tomados en conjunto. En volumen de agua es superado solo por el Mar Caspio, pero este esta constituido por agua salada.
Cuando comenzaron a volar satelites se logro comprender a traves de las fotografias que esa inmensa extension de agua incluso modifica el caracter del hielo superficial*.
*Se refiere al caracter excepcionalmente plano del casquete de hielo sobre el lago y que los primeros pilotos en volar la zona lograron distinguir rapidamente
En la decada del ´70 comenzamos la perforacion. Hubo varios intentos para llegar hasta el lago pero solo el quinto logro su cometido dado que perforar el hielo es muy complejo. El inmenso glaciar se comporta distinto que un trozo de hielo que se rompe con un golpe ligero. El hielo es una sustancia extremadamente plastica por lo que si se realiza un agujero y se deja vacio un dia despues estara cubierto con hielo. Nuestros perforadores de San Petersburgo tuvieron que superar esta dificultad. La cavidad que se iba formando se llenaba con un liquido especial de la misma densidad que posee el hielo circundante a esa temperatura.
Los testigos de hielo se estudiaron detalladamente. Como saben, el agua esta constituida por moleculas de hidrogeno y oxigeno pero en el testigo tambien hay isotopos* de oxigeno y de hidrogeno. Determinando la proporcion entre ellos se puede determinar bajo que temperatura se formo el hielo y esto, a su vez, permite conocer la temperatura que habia en la epoca en que formo el hielo. Nuestra agujero de perforacion abarco 420 mil an-os. El estudio de esta reserva de hielo de centenas de miles de an-os demostro que en el curso de 100 mil an-os la Tierra estuvo muy fria y luego se calento para luego volver a enfriarse. Hoy vivimos en un periodo calido. Aun hasta un tiempo relativamente reciente Moscu estaba cubierto por un glaciar, el que desaparecio unos 8 mil an-os atras. Cuando era joven y vivia en el campo siempre me sorprendia al ver tantas piedras en los llanos de las afueras de Moscu. Ahora comprendo que las trajo el glaciar.
*Un isotopo es un atomo de un mismo elemento, que no se diferencia de el en su numero de protones, es decir tiene la misma posicion en la tabla periodica, sin embargo, tiene un numero diferente de neutrones por lo que su masa atomica es diferente. Los isotopos de un mismo elemento pueden a veces ser radioactivos.
*Un isotopo es un atomo de un mismo elemento, que no se diferencia de el en su numero de protones, es decir tiene la misma posicion en la tabla periodica, sin embargo, tiene un numero diferente de neutrones por lo que su masa atomica es diferente. Los isotopos de un mismo elemento pueden a veces ser radioactivos.
Relacion entre la profundidad del hielo bajo la estacion Vostok y su edad.
Otro agujero de perforacion en la Antartica lo realizaron los europeos quienes pudieron apreciar la evolucion climatica de la Tierra en los ultimos 800 mil an-os y sucedio que la curva de temperatura resultante fue muy parecida a la nuestra. Esto confirmo la conclusion de que cada 100 mil an-os un periodo de calentamiento reemplaza a uno de enfriamiento.
… El Protocolo de Kioto es un acuerdo internacional de acuerdo al cual los paises firmantes se obligan a disminuir la emision de gases invernadero y Rusia fue uno de los ultimos paises en ratificarlo. Antes de hacerlo recibimos una solicitud por parte del gobierno dirigida a la Academia de ciencias para que expresaramos nuestra opinion sobre el acuerdo y nosotros respondimos que en nuestra opinion el protocolo no tenia bases cientificas pero como el acuerdo persigue no solo propositos cientificos sino que politicos nos aconsejaron actuar tal como el gobierno considerase mejor para nuestro pais.
La verdad es que los datos cientificos demuestran que la temperatura en la Tierra esta aumentando no debido a la presencia de gases invernadero sino que estos estan apareciendo porque la Tierra se esta volviendo mas calida. Cuando aumenta la temperatura en la tierra aumenta la cantidad de masa vegetal, no se trata solo de bosques y praderas sino ante todo de algas verdes en los oceanos. Mientras mayor es su numero mas CO2 se libera. El aumento de temperatura tambien se produce por la liberacion de otro gas invernadero, el metano, que se libera cuando se derrite el permafrost*.
*Capa de hielo permanentemente congelado en niveles superficiales del suelo, situado en regiones cercanas a los Polos
*Capa de hielo permanentemente congelado en niveles superficiales del suelo, situado en regiones cercanas a los Polos
Por lo tanto, si lo asustan con historias macabras sobre el calentamiento global no lo crea, son invenciones. A proposito, el periodo mas calido en el actual periodo calido se produjo 5 an-os atras. Ahora la temperatura esta comenzando a descender.
… el clima sobre la Tierra cambia permanentemente y estos cambios son ciclicos: calido, frio; mas humedo y luego mas seco. La naturaleza se desarrolla si se puede hablar de ese modo siguiendo una sinusoide (ver imagen inferior), tan caracteristica para muchos procesos naturales. Y que pasa en la Antartica?
Afortunadamente, esto no sucedera porque la naturaleza no produce movimientos bruscos y todo sucede gradualmente. Al parecer, actualmente sucede un periodo de calentamiento y en la Tierra disminuye la cantidad de hielo mientras que el nivel de los oceanos se incrementa, sin embargo, los resultados de las investigaciones en la Antartica hablan de que a pesar del calentamiento el continente esta creciendo lo que es bueno para la humanidad.
Mientras mas calido, se evapora mas humedad de los oceanos lo que aumenta su porcentaje en la atmosfera por lo que llueve mas y cae mas nieve. Y la nieve que cae en la Antartica se acumula gracias a lo cual se ralentiza el nivel de incremento de los oceanos. Si la Antartica no creciera entonces el proceso sucederia bastante mas rapido inundando los territorios costeros del planeta.
… En 1994 el espesor de hielo que nos separaba del agua de lago era de 150 metros y tuvimos que detener la perforacion porque en ese momento no contabamos con una tecnologia capaz de conservar la esterilidad de la muestra extraida. La verdad es que el agua, que estaba tan cerca, estaba aislada de la atmosfera exterior no menos de 1 millon de an-os y posiblemente albergaba otras formas de vida no previstas por nosotros.
Durante 8 an-os desarrollamos nuevos equipos valiendonos de expertos de diversas nacionalidades y finalmente el 5 de febrero de 2012 alcanzamos el lago, algo jamas logrado anteriormente por la humanidad.
Situacion geografica del lago Vostok, ubicado en el sector del territorio antartico colindante con el Oceano Indico
Actualmente*, las muestras de hielo del lago viajan en buque hacia San Petersburgo. Podriamos encontrar microorganismos ya extintos pero si no encontramos vida entonces tambien sera un descubrimiento pues en este caso el lago Vostok seria unico en todos los sentidos porque en ninguna parte de nuestro planeta, incluso en el crater de un volcan se cuenta con ausencia de vida organica.
*La entrevista se realizo a principios de 2012
*La entrevista se realizo a principios de 2012
Eso es lo primero. Lo segundo es que cuando hablamos sobre el lago en la estacion Vostok tambien tenemos que referirnos al espacio exterior porque el significado de este lago para el desarrollo de los programas espaciales es muy grande. En nuestro Sistema solar hay planetas que tienen una estructura similar como los satelites de Jupiter, uno de los cuales se llama Europa y cuya superficie consiste de una gruesa capa de hielo bajo la cual hay agua en estado liquido. Los trabajos experimentales en la Antartica son muy importantes porque aqui cualquier error cuesta miles de veces mas barato que en el cosmos y esto permite a tiempo y con menos gastos preparar un futuro programa espacial. De esa forma, el lago Vostok es un analogo terrestre de procesos cosmicos que aparentemente suceden en algunos planetas del Sistema solar”.
En marzo de 1979 las primeras fotografias de calidad de la luna Europa de Jupiter fueron tomadas por el Voyager-1 (a 732 mil km de distancia) y el Voyager-2 (a 190 mil km). Gracias a ellas se planteo la teoria de un oceano acuoso en la luna joviana. Posteriormente, la sonda Galileo orbitaria Jupiter entre diciembre de 1995 hasta septiembre de 2003 estudiando con detalle a Europa a una altura de solo 201 km aportando nuevos datos que apoyaban la existencia de un oceano bajo su superficie de hielo. Se ha llegado a afirmar no solo la posibilidad de existencia de microorganismos en el oceano sino tambien de macrofauna.
Imagen de Jupiter y de la luna Calisto, en la esquina inferior izquierda, la 2da mas grande de las 63 que posee. Se considera que tambien existe la posibilidad, aunque en menor medida que en Europa, de que Calisto alberge vida por la probable presencia bajo su superficie de un oceano liquido. Europa, a proposito, aparece en la fotografia sobre Jupiter, bajo su caracteristica mancha roja.
