Ottenere campioni d'acqua da un lago antartico sotto 800 metri di ghiaccio richiede giorni di perforazione, attrezzatura precisa, tanta pazienza e tanta voglia di capire uno degli ambienti più estremi del mondo.

Più della metà dell'acqua dolce del pianeta si trova in Antartide. Mentre la maggior parte è congelata nelle lastre di ghiaccio, sotto le pozze di ghiaccio e corsi d'acqua scorrono l'uno nell'altro e nell'Oceano Meridionale che circonda il continente. Comprendendo il movimento di quest'acqua, e ciò che in esso si dissolve come soluti, rivela come il carbonio e le sostanze nutritive della terra possano sostenere la vita nell'oceano costiero.

La raccolta di dati sulla biogeochimica di questi sistemi è un'impresa di proporzioni antartiche. Trista Vick Majors, assistente professore di Scienze Biologiche presso la Michigan Technological University, fa parte di un team che ha raccolto campioni dal lago subglaciale Whillans nell'Antartide occidentale ed è l'autore principale di un articolo sul lago, recentemente pubblicato in Cicli biogeochimici globali .

"La vita è dura, può sopportare molto, " Ha detto Vick-Majors. "Questo documento sta mettendo insieme ciò che sappiamo sulla biologia e quanto sia attivo sotto il ghiaccio antartico con informazioni sulla composizione del carbonio organico nel lago".

La vita con un budget di carbonio

La vita sotto il ghiaccio sopporta molto:non c'è luce solare e la pressione del ghiaccio sopra in combinazione con il calore che si irradia dal nucleo terrestre scioglie l'acqua per formare il lago, quindi la temperatura è appena sotto lo zero. carbonio organico, un'importante fonte di cibo per i microrganismi, è presente in concentrazioni relativamente elevate nel lago subglaciale Whillans, anche se manca la confusione verdeggiante di uno stagno del Midwest a fine agosto. Anziché, come rivelano le telecamere calate nel pozzo del lago subglaciale Mercer (un vicino di Whillans), il lago subglaciale è scuro, freddo, pieno di sedimenti morbidi e soffici, e foderato con ghiaccio pieno di bolle.

Il letto del lago sembra più alieno della terra. Lo studio degli ambienti estremi fornisce informazioni su come potrebbe essere la vita extraterrestre o su come la vita terrena potrebbe sopravvivere in condizioni simili. Non che gli umani, pinguini o pesci potrebbero gestirlo; la vita nelle acque sotto il ghiaccio dell'Antartide è per lo più microbica. Mostrano ancora segni di vita:carbonio organico e altri sottoprodotti chimici della vita, mangiare, espellendo e morendo, che Vick-Majors e il suo team possono misurare e calcolare.

Utilizzando i calcoli del bilancio di massa, la ricerca del team mostra che un pool di carbonio organico disciolto nel lago subglaciale Whillans può essere prodotto in 4,8-11,9 anni. Mentre il lago si riempie e drena, che richiede circa la stessa quantità di tempo, tutti quei nutrienti scivolano e scivolano verso la costa coperta di ghiaccio dell'Oceano Antartico. Sulla base dei calcoli del team, i laghi subglaciali della regione forniscono 5, 400% in più di carbonio organico rispetto a quello di cui ha bisogno la vita microbica nell'oceano ghiacciato a valle per sopravvivere.

"Non c'è fotosintesi sotto il ghiaccio nell'oceano a valle di questo lago, questo limita le fonti di cibo e di energia disponibili in un modo che non potresti trovare in un lago di superficie o nell'oceano aperto, " Ha detto Vick-Majors. "L'idea è che questi laghi subglaciali che si trovano a monte potrebbero fornire importanti fonti di energia e nutrienti per le cose che vivono nelle regioni coperte di ghiaccio dell'Oceano Antartico".

Foratura per i dati

Mentre il lago subglaciale Whillans da solo indica che i nutrienti a monte possono essere un fattore importante, è solo una singola fonte di dati in un complesso coperto di ghiaccio di laghi sotterranei, corsi d'acqua e zone di mescolamento simili a estuari che subiscono flussi stagionali e sporadici.

Per ampliare la loro visione, Vick-Majors e il resto del team hanno raccolto dati in altri siti (il lago subglaciale Mercer è stato campionato dal team SALSA all'inizio del 2019), e farlo non è cosa da poco. Lo fanno accadere con un trapano ad acqua calda, un tubo appositamente progettato, una bottiglia per il campionamento dell'acqua da 10 litri, alcuni dispositivi di carotaggio di sedimenti, e una settimana di clima polare estivo che può precipitare fino a 20 sotto. L'equipaggio indossa tute Tyvek e tutte le attrezzature sono accuratamente pulite. Filtrano anche l'acqua di perforazione, farlo passare davanti a diversi banchi di luci ultraviolette per abbattere la contaminazione microbica, e poi riscaldarlo per utilizzare l'acqua calda per aprire un pozzo di circa 1000 metri fino al lago.

"Un po' di quell'acqua ghiacciata sciolta, che ora è circolato attraverso il trapano, viene rimosso dal foro in modo che quando il lago viene perforato, l'acqua del lago sale nel pozzo, "Vick-Majors ha detto, spiegando che l'equipaggio deve mantenere l'acqua calda del trapano separata dall'acqua del lago per mantenere puliti i loro campioni e il lago. "Ci vogliono circa 24 ore per perforare il pozzo e lo teniamo aperto per alcuni giorni; raccogliere un singolo campione o abbassare le telecamere può richiedere due ore o più, a seconda dell'attrezzatura».

E il buco continua a cercare di ricongelarsi. Più, Vick-Majors non è uno scienziato solitario; è inserita in un team interdisciplinare e tutti hanno bisogno di accedere al pozzo per diversi esperimenti. Ma nonostante tutta la logistica ristretta e i piedi freddi, lei dice che ne vale la pena.

"C'è acqua e c'è vita sotto il ghiaccio, " Ha detto Vick-Majors. "Questi possono insegnarci molto sul nostro pianeta perché questo è un ottimo posto per guardare ecosistemi in qualche modo semplificati, senza livelli superiori di organismi. Quindi possiamo rispondere a domande sulla vita a cui può essere davvero difficile rispondere in altri luoghi".

Il rovescio della medaglia è che le interazioni fisico-biologiche possono essere ancora complicate in questi ambienti; la carta è un passo verso la loro comprensione. I laghi subglaciali quasi ultraterreni dell'Antartide occidentale forniscono informazioni sulle possibilità per gli ambienti degli esopianeti mentre rivelano il profondo, segreti custoditi dall'acqua del nostro mondo.