Wostoksee

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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 3700 bis 4100 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 1200 m.

Entdeckung[Bearbeiten]

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.[1][2] 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.[3]

Forschungsgeschichte[Bearbeiten]

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.[4] 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.[5]

Sollte es bei der Erforschung des Sees zu einer Kontamination des Sees durch die Einbringung von Bakterien 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.

Kenntnisstand über den See[Bearbeiten]

Daten (Literaturangaben variieren)
Lage 77° 0′ S, 105° 0′ O-77105Koordinaten: 77° 0′ 0″ S, 105° 0′ 0″ O
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.

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. Er liegt in vollkommener Dunkelheit. Neben seiner Temperatur ist auch der Sauerstoffgehalt extrem, nämlich etwa 50-mal höher als in normalem Süßwasser. Die Ursache dafür ist zum einen der hohe Druck von 355 bar, zum anderen das Vorkommen von Klathraten, bei denen der gasförmige Sauerstoff in eine Eisstruktur eingelagert ist.

Trotzdem scheint der Wostoksee, wie Analysen von DNA- und RNA-Sequenzen zeigen, einen erstaunlichen Artenreichtum zu beherbergen. Bei Untersuchungen von Eisproben aus 3563 bis 3621 Metern Tiefe, das von Akkretionseis stammt, das aus Seewasser entstanden ist, fand sich Erbgut von tausenden verschiedenen Organismen, von denen 94 % zu den Bakterien gehörten und 6 % von Eukaryoten, meist von Pilzen, stammt. Nur zwei Sequenzen stammen von Archaeen. Da sich auch DNA von Parasiten fand, ist auch die Existenz von höheren, vielzelligen Tieren wie Würmern, Seeanemonen, Krebsen und sogar Fischen nicht ausgeschlossen.[6]

Gezeitenkräfte im Wostoksee[Bearbeiten]

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.

Erforschung[Bearbeiten]

Bohrung des Arctic and Antarctic Research Institutes[Bearbeiten]

Schematische Darstellung der Bohrung zum Wostoksee von 2011

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.[7]

Am 5. Februar 2011 musste die Bohrung kurz vor Erreichen des Sees wegen des einsetzenden antarktischen Winters vorläufig unterbrochen werden.[8] Im darauffolgenden Sommer, im Januar 2012, setzte das russische Team die Bohrung fort. Am 6. Februar 2012 erreichten sie die Oberfläche des Wostoksees unter einer 3.768 m dicken Eisdecke.[9][10] Das Seewasser strömte in das Bohrloch ein und gefror darin. Aus diesem gefrorenen Seewasser wurden einige Monate später Bohrkernproben entnommen. Diese Proben wurden zur Analyse per Schiff nach Russland transportiert. Ergebnisse daraus werden für Ende 2013 oder Anfang 2014 erwartet.[11]

Weitere Projekte und Untersuchungen[Bearbeiten]

Parallel dazu fanden andere Untersuchungen statt. Im Oktober 2012 ergaben Analysen von Wasserproben keine Funde von Leben. Es wurde jedoch nicht ausgeschlossen, dass sich in tieferen Wasserschichten Leben befindet.[12]

Am 7. März 2013 gaben russische Wissenschaftler bekannt, in den Proben aus dem See eine neue unbekannte Bakterienart gefunden zu haben.[13] Dies erwies sich jedoch als falsch.[14]

Proben von Akkretionseis (also nicht direkt aus dem See) wurden in den 1990er Jahren von einem US-amerikanischen Team unter der Leitung von Scott O. Rogers entnommen und analysiert. Im Juli 2013 gab Rogers die oben genannten Ergebnisse der Nukleinsäureanalyse dieser Proben bekannt, die indirekt auf vielfältiges Leben im Wostoksee hinweisen.[15]

Literatur[Bearbeiten]

  • Igor A. Zotikov: The Antarctic Subglacial Lake Vostok. Glaciology, Biology, Planetology. Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2006, ISBN 3-540-42649-3 (englisch).

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Die verwunschene Welt des Wostok-Sees., TV-Dokumentation, Ausstrahlung auf Arte, 31. Juli 2008, 20.15 Uhr.
  2. Alter See unter tiefem Eis – Der antarktische Wostoksee wird erschlossen. auf spektrumdirekt vom 28. Januar 2011.
  3. Phasendiagramm des Wassers, (engl.)
  4. Vostok Ice Core., National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)- Naticonal Climat Data Center (engl.)
  5. Vasiliev et al.: Twenty years of drilling the deepest hole in ice. In: Scientific Drilling. Nr. 11, 2011, S. 41-45, doi:10.2204/iodp.sd.11.05.2011.
  6. Shtarkman YM, Koçer ZA, Edgar R, Veerapaneni RS, D’Elia T, et al. (2013) Subglacial Lake Vostok (Antarctica) Accretion Ice Contains a Diverse Set of Sequences from Aquatic, Marine and Sediment-Inhabiting Bacteria and Eukarya. PLoS ONE 8(7): e67221. doi:10.1371/journal.pone.0067221
  7. wired.co.uk: Russian team prepares to penetrate Lake Vostok.
  8. news.sciencemag.org: With 30 Meters Left to Drill, Scientists Leave Subterranean Lake Vostok For The Winter, Amid Controversy.
  9. The Washington Post: Russians drill into previously untouched Lake Vostok below Antarctic glacier
  10. Tagesanzeiger: Russland zapft Wostoksee an
  11. Eurasiareview: ‘Intrigue’ Persists In Hunt For Antarctic Subglacial Life
  12. Nature: Vostok’s microbes elusive in first measurements of surface water
  13. Phys.org: Russia finds 'new bacteria' in Antarctic lake
  14. Spiegel Online: Antarktis-See: Bakterienfund entpuppt sich als Schmutz
  15. TBC News: Antarctica's hidden Lake Vostok found to teem with life

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Wostoksee – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien