Как производители Аквамиров — замкнутых биосистем в миниатюре — мы просто не могли пройти мимо этой темы и не рассказать о том, что в природе существуют естественные изолированные экосистемы. Да-да, без всякого внешнего вмешательства. Живые, устойчивые, самодостаточные — и при этом никем не спроектированные.
Эти природные «капсулы» спрятаны в самых неожиданных местах: под антарктическим льдом, в глубинных пещерах, на дне океана. Некоторые из них не видели солнечного света со времён, когда по Земле бродили динозавры — но это ничуть не мешает им оставаться полными жизни.
В этой статье мы расскажем, как природа сама строит идеальные замкнутые миры.
Что такое замкнутая биосфера
В 1864 году Жюль Верн написал роман «Путешествие к центру Земли». По сюжету, профессор Лиденброк и его племянник Аксель отправляются в кратер потухшего вулкана в Исландии — и проваливаются в невероятный подземный мир. Там, глубоко под землёй, они находят целую экосистему: гигантские грибы, доисторических ящеров, подземное море и атмосферу, в которой можно дышать. Мир изолирован от поверхности, живёт по своим законам и будто бы существует в другой временной петле. Верн, конечно, не имел под рукой научных данных. Но идея автономного, замкнутого мира, спрятанного под поверхностью, оказалась поразительно точной. В науке такие системы называют замкнутыми биосистемами — средами, где все вещества и энергия циркулируют внутри и не зависят от внешнего мира. Вода остаётся в системе, постоянно переходя из одного состояния в другое. Воздух поддерживается за счёт внутренней биологии. Система работает за счёт внутреннего баланса: всё связано и замкнуто в единый круг.
Открытие Озера Восток
1959 год. Антарктида. Молодой геофизик Андрей Капица проводит первые сейсмические измерения в глубине Восточно-Антарктического ледяного щита. Пурга с видимостью в пять метров, ветер — 25 м/с, −50 °C. Бригада бурит скважины: в одну закладывают заряд, в другую опускают геофон. Взрыв, глухой гул уходит в глубину. Отражённый звук возвращается, и можно вычислить толщину льда. Но вдруг — странность. На некоторых записях вместо одного ожидаемого отражения появляются два. Один — от дна ледника. А второй? Ещё один слой? Что это — слоистая порода? Трещина? Или… вода?
Слишком смело. Слишком невероятно для этих мест. Позже гляциолог Игорь Зотиков напишет в своих воспоминаниях: «Поверить, что подо мной 500 м воды, было труднее всего. Слишком уж смело это выглядело для нашей суровой Антарктиды».
В поздних интервью Андрей Капица объяснял, что в 1964-м «сыграл роль академический консерватизм»: «Мы хорошо знали осадки Гудзона и решили, что подо льдом - то же самое».
🌎 Справка: что такое «осадки Гудзона»?
Осадки Гудзона — это слоистые донные отложения, обнаруженные под ледниками в районе залива Гудзон (Канада) в середине XX века.
Они состоят из чередующихся слоёв глины, ила и песка, что указывает на то, что под этим участком ледяного щита когда-то находилось древнее озеро или морской залив. После оледенения вода исчезла, но характер осадков сохранился и стал ключевым аргументом в пользу гипотезы о возможном существовании подлёдных водоёмов.
Проходят десятилетия. В 1970-х британцы летают над этими же местами с георадарами. Внизу — идеально ровная, зеркальная поверхность. Это не может быть просто лёд. В начале 1990-х спутник ERS-1 передаёт на Землю данные: плато вокруг станции «Восток» подозрительно гладкое, без привычных складок и неровностей. Учёные накладывают друг на друга все данные — советские сейсмограммы, британские радиолокационные профили, спутниковые снимки.
Картинка начинает складываться. Огромный водоём — 250 километров в длину, 50 в ширину, более километра в глубину, скрыт под 4 километрами антарктического льда. Ему дают имя — озеро Восток. Изолированное около 15 миллионов лет, оно не видело света со времён, когда уже сформировались современные континенты.
Жизнь в темноте
5 февраля 2012 года, после десятилетий подготовки, бур российской антарктической станции «Восток» достигает глубины 3768 метров — и впервые прорывается в подлёдное озеро, скрытое под четырьмя километрами древнего льда. Скважина «выстреливает»: озёрная вода, насыщенная растворёнными газами, с силой поднимается вверх, вспенивается и мгновенно замерзает. Так, без малейшего контакта с внешним миром, рождается первый образец — прозрачный столбик льда, «запаянный» в ту же секунду, что вырвался из глубины.
Учёные действуют как ювелиры: внешний слой счищают, ледяную сердцевину обрабатывают перекисью водорода и спиртом, чтобы исключить любую внешнюю ДНК. Только потом — секвенирование.
И результат ошеломляет. В одном-единственном образце они находят более 3 000 уникальных фрагментов ДНК: около 94 % — бактерии, ещё 6 % — эукариоты. Но главное — 86 % этих последовательностей не похожи ни на что, известное науке. Это генетическая terra incognita.
А ведь условия в озере Восток сродни аду: температура −3 °C, давление — 350 атмосфер, кислорода и азота — в пятьдесят раз больше, чем в обычной пресной воде. Такая концентрация газов в сочетании с экстремальным давлением могла бы выжечь всё незащищённое. Но кто-то, возможно, выжил. И приспособился.
Свет туда не проникает. Вся энергия — изнутри. Геотермальное тепло из недр Земли (около 60 мВт/м²), радиолиз воды и химические реакции между минералами и водой формируют замкнутую химическую среду, способную поддерживать жизнь — даже без участия солнечного света.
И всё же вопрос остаётся. Это следы древней аборигенной жизни — или просто занос извне, микроскопическая пыль с поверхности, спустившаяся с буром?
Учёные провели анализ: из 80 обнаруженных микробов теоретически 77 могли попасть в пробу вместе с керосином и фреоном, использовавшимися в бурении. Но трое — нет. Среди них — загадочный штамм OP-10, не встречавшийся ранее нигде.
Если хотя бы один из этих «чистых» микробов действительно родом из глубины Востока, значит, на Земле есть место, где жизнь прожила 15 миллионов лет в полной темноте и в кислородной среде с экстремальной концентрацией растворённых газов — и не исчезла.
🌎 Справка: сколько газа в озере Восток?
По расчётам учёных (McKay et al., 2003; Bulat et al., 2023), под четырёхкилометровым антарктическим льдом в воде озера Восток содержится:
- До 2,5 литров растворённых газов на килограмм воды — смесь кислорода и азота;
- Кислорода — примерно в 50 раз больше, чем в обычной пресной воде;
- Азота — примерно в 100 раз больше, чем на поверхности.
Для сравнения:
| Среда | O₂, мг/л | N₂, мг/л | Суммарно, л/кг |
|---|---|---|---|
| Обычное озеро, 0 °C | ~14,6 | ~23 | ~0,03 |
| Озеро Восток, −3 °C | ~750–800 | ~2400 | ~2,5 |
Такое перенасыщение достигается за счёт давления, холода, медленного таяния льда и образования газовых клатратов — твёрдых пузырьков, где излишки газа «запечатываются» в ледяной решётке.
💡 Вывод: среда богата кислородом, но токсична для большинства организмов. И всё же она может питать формы жизни, использующие химическую, а не солнечную энергию.