Wostoksee

Position des Wostoksees in der Antarktis

Der Wostoksee ist der größte von mehr als 150 bisher bekannten subglazialen Seen, die sich unter dem Eisschild Antarktikas befinden. Der Süßwassersee liegt in einer Tiefe von 3.700 bis 4.100 Metern unter dem Eis und erstreckt sich von der russischen Wostok-Station fast 250 km nach Norden, ist 50 km breit und hat eine Wassertiefe von bis zu 1.200 m.

Entdeckung

Radaraufnahme (RADARSAT-1) des Wostoksees aus dem All. Das Eis über dem See besitzt eine glatte Oberfläche.

Andrei Kapiza, ein Wissenschaftler der Wostokstation, entwickelte bereits Ende der 1950er Jahre die These eines Sees unter der Station, konnte sie aber nicht beweisen. Erst an Weihnachten 1974 konnte diese Theorie durch ein schottisches Team erhärtet werden, dem bei der radargestützten Untersuchung der Gletscheroberfläche ein besonders ebener Bereich aufgefallen war. Die Existenz des Sees wurde 1996 durch ein russisch-britisches Team durch die Kombination verschiedener Daten zweifelsfrei bestätigt, unter anderem durch luftgestützte Radarmessungen, die tief ins Eis hineinreichten, weltraumgestützte Radar-Höhenmessungen und Analyse erzeugter seismischer Wellen. Aufgrund seiner Lage tief unter dem Eis handelt es sich um den wohl unberührtesten und ursprünglichsten See der Erde. Dass der See trotz seiner Durchschnittstemperatur von −3 °C nicht durchgefroren ist, ist auf den hohen Druck von etwa 30 bis 40 Megapascal unter der Eisdecke zurückzuführen, weil mit zunehmendem Druck der Gefrierpunkt von Wasser sinkt.

Forschungsgeschichte

1957 errichteten sowjetische Forscher die Wostok-Station zur Erforschung der irdischen Klimageschichte. 1983 wurde dort mit −89,2 °C die niedrigste Temperatur der Erde gemessen.

1990 wurde an der Wostok-Forschungsstation ein Gemeinschaftsprojekt zur Gewinnung eines Eisbohrkernes für die Klimaforschung unter russischer, französischer und US-amerikanischer Beteiligung gestartet. Wie sich später herausstellte, befindet sich die Bohrung genau über dem Wostoksee. Die Bohrung wurde bis zu einer Teufe von 3.623 Metern geführt und erst im Januar 1998 aufgrund eines internationalen Abkommens etwa 130 m über dem See gestoppt, um eine Kontamination des Sees zu vermeiden. Ein Grund war, dass Kerosin und Freon eingesetzt wurden, um das Bohrloch offen zu halten. Bei der Analyse der Bohrkerne stellte sich heraus, dass die letzten 60 Meter vor dem Stopp nicht mehr aus Gletschereis, sondern aus akkretiertem Eis (gefrorenes Wasser des Wostoksees) bestehen. Die meisten bisherigen Erkenntnisse über den Wostoksee stammen aus dieser Bohrung.

Kenntnisstand über den See

Daten (Literaturangaben variieren)

Lage	77° 0′ S, 105° 0′ O-77105
Länge	250 km
Breite	40–50 km
Fläche	15.690 km²
Tiefe (unter dem Eis)	3700–4100 m
Tiefe (des Wasserbeckens)	400–1000 m
mittlere Tiefe	344 m
Volumen	5.400 km3
Temperatur	−3 °C

Das Alter des Eises wurde auf 420.000 Jahre datiert, in der Epoche des Pleistozän wurde der See durch eine Eiskappe versiegelt.

Der über dem See liegende Gletscher bewegt sich mit geringer Geschwindigkeit und bringt Sedimente in den See. Auf der „ausströmenden Seite“ des Gletschers gefriert Seewasser. Dies führt zu einer Höhendifferenz der beiden Seeseiten von mehr als 400 m. Auch der Boden des Sees ist nicht eben, sondern es erheben sich sogar „Inseln“ über die Oberfläche des Sees hinaus in das Eis hinein.

Der Wostoksee bietet vermutlich einen sehr extremen Lebensraum. Neben seiner Temperatur ist auch der Sauerstoffgehalt extrem, nämlich etwa 50-mal höher als in normalem Süßwasser, zum einen aufgrund des hohen Drucks, zum anderen aufgrund des Vorkommens von Klathraten, bei denen der gasförmige Sauerstoff in eine Eisstruktur eingelagert ist.

Die in den letzten 85 Metern der Bohrkerne in dem gefrorenen Wasser des Wostoksees gefundenen Mikroben könnten entweder auf Leben im See hindeuten oder sind lediglich ein Anzeichen für eine Kontamination während der Bohrung.

Gezeitenkräfte im Wostoksee

Im April 2005 untersuchten deutsche, russische und japanische Forscher die Wirkung der Gezeitenkräfte auf den See. Abhängig vom Stand der Sonne und des Mondes beträgt der Tidenhub dort zwischen 1 und 2 cm. Das Forscherteam vermutet, dass die Gezeitenkräfte Strömungen erzeugen, was für das Überleben von Mikroorganismen notwendig sei.

Europa/Wostok Initiative

Wikipedia:WikiProjekt Ereignisse/Vergangenheit/2011

Cryobot (NASA)

Hydrobot (NASA)

Aufgrund der Ähnlichkeit des Sees mit dem vermuteten Meer unter dem Eispanzer des Jupitermondes Europa beteiligte sich auch das Jet Propulsion Laboratory im Auftrag der NASA mit der Planung einer Bohrsonde als Modell für eine zukünftige Europa-Mission. Das Design der Europa/Wostok Initiative sieht eine zweistufige Bauweise vor. Der Kryobot schmilzt sich durch den Eispanzer und rollt dabei Versorgungsleitungen ab, durch die er von der Basisstation gesteuert und mit Energie versorgt wird. Nachdem der Kryobot auf dem Weg in die Tiefe einen Dekontaminationsstopp durchgeführt hat, wird bei Erreichen der Wassergrenze eine zweite Sonde, der Hydrobot, ausgesetzt, der die eigentliche Erforschung des Sees vornehmen soll. Später sollte der Hydrobot wieder am Kryobot andocken und mit Wasserproben den Weg zurück durch den Eispanzer antreten.

Nach dem 1998 verabschiedeten Zeitplan sollte die Mission 2002 starten und 2003 Wasserproben liefern. Technische Probleme und die hohen Risiken einer möglichen Kontamination des Sees führten allerdings dazu, dass der Start des Projekts um acht Jahre aufgeschoben wurde.

Aktuelle Entwicklung und zukünftige Projekte

Schematische Darstellung der Bohrung zum Wostoksee von 2011

Die Einzigartigkeit des Wostoksees treibt viele Wissenschaftler bei der weiteren Erforschung des Sees an, aber man ist sich nicht über die Methoden oder den Zeitplan einig. Sollte es bei der Erforschung des Sees zu einer Kontamination kommen, wären die dabei gewonnenen Ergebnisse nahezu wertlos und auch die Auswertung späterer Forschungsmissionen würde deutlich erschwert, wenn überhaupt noch brauchbare Erkenntnisse gewonnen werden können. Aus diesem Grund arbeitet man bei der NASA zurzeit an einem selbstständig operierenden Roboter, der mit Hilfe einer sich durch die Eisschicht schmelzenden Bohrsonde in den See gebracht werden und dort möglichst viele Experimente und Messungen durchführen soll. Problematisch dabei ist, dass weder Bohrsonde noch Roboter eine Kontaminierung des Systems herbeiführen dürfen, daher will man die bestehende Bohrung aus den 1990er Jahren möglichst nicht nutzen, das entstehende Bohrloch direkt oberhalb der Sonde wieder zufrieren lassen und sowohl Sonde als auch den darin eingeschlossenen Hydrobot kurz vor dem Durchbruch ins Wasser selbstständig in einen keimfreien Zustand versetzen. Auf Grund des geplanten komplexen Aufgabenfeldes des Hydrobot muss eine Vielzahl von Geräten enthalten sein, dabei ist der Roboter an die Maße der Bohrung gebunden und dementsprechend in der Größenordnung einer PET-Flasche geplant. Gleichzeitig müssen alle Komponenten den immensen Druckverhältnissen unter dieser kilometerdicken Eisschicht standhalten können. Sollten alle oder einzelne Teile der Bohrsonde nach erfolgreicher Durchführung ihrer Aufgaben im See verbleiben, wird auch zu gewährleisten sein, dass sie ihrerseits keinen zukünftigen, schädlichen Einfluss wie beispielsweise durch Wechselwirkungen mit chemischen Substanzen auf mögliche Lebensformen und deren noch unberührten Lebensraum im See haben. Titan war hierzu unter anderem im Gespräch und kommt durch seine besondere Widerstandsfähigkeit als Material in Frage.

Anfang Januar 2011 kündigte das Arctic and Antarctic Research Institute in Sankt Petersburg an, den See anzubohren und Proben zu nehmen. Die benutzte Methode soll eine Kontamination ausschließen. Dazu wird 20–30 m über der Oberfläche der mechanische Bohrkopf durch einen thermischen ersetzt, der sich dann bis zum See durchschmilzt. Bei Erreichen der Oberfläche soll der Bohrkopf durch das unter Druck stehende Wasser wieder in das Bohrloch gedrückt werden und das Wasser im Bohrloch gefrieren. Bei einer Folgebohrung werden aus diesem gefrorenen Seewasser Proben gewonnen. 29,53 m vor Erreichen des Sees musste die Bohrung vorerst abgebrochen werden, da die Temperaturen des einsetzenden antarktischen Winters ansonsten die Hydraulikflüssigkeit des Fluchtflugzeugs hätte gefrieren lassen und die Forscher dann hätten überwintern müssen.

Russland hat am 8. Februar 2012 das erfolgreiche Anzapfen des Wostoksees unter einer 3.768 Meter dicken Eisdecke verkündet.

Im Oktober 2012 ergaben die Analysen der Wasserproben keine Funde von Leben. Es wird jedoch nicht ausgeschlossen dass sich in tieferen Wasserschichten Leben befindet.

Am 7. März 2013 gaben russische Wissenschaftler bekannt in den Proben aus dem See eine neue unbekannte Bakterienart gefunden zu haben Dies erwies sich jedoch als falsch.

Weblinks

 Commons: Wostoksee – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Vostok Ice Core Data, NOAA National Climatic Data Center
• Neues über die Entstehung des Wostok-Sees unter dem Eis der Antarktis
• Thermophile Bakterien im Wostok-See
• TV-Sender Arte – Die verwunschene Welt des Wostok-Sees
• BBC – The Lost World of Lake Vostok, 2000, Regie Jonathan Renouf (englisch)
• Die Schläfer, Hörspiel über die Bohrung in den Wostok-See