Кровавый водопад: антарктический ледник, который «кровоточит», и век, ушедший на разгадку
Встаньте у подножия ледника Тейлор, в ледяной пустыне Сухих долин Мак-Мёрдо в Антарктиде, - и на мгновение глаза скажут вам, что случилось нечто ужасное. Сухие долины - одно из самых сухих, холодных и безжизненных на вид мест планеты, ландшафт голого камня и сине-белого льда, где почти не выпадало осадков два миллиона лет. И из трещины в стене этого древнего льда поток цвета запёкшейся крови стекает по бледному обрыву и собирается на замёрзшей поверхности озера Бонни. Это выглядит, без всякого сомнения, как рана. Кажется, будто ледник кровоточит. Нет ни раны, ни крови.
Водопад обнаружил в 1911 году австралийский геолог Томас Гриффит Тейлор, наносивший на карту долину, которая теперь носит его имя, во время экспедиции Роберта Фолкона Скотта "Терра Нова" - той самой, из которой Скотт и четверо его спутников уже не вернутся. Тейлор взглянул на красное пятно и предположил, что цвет придают красные водоросли, растущие во льду. Догадка была разумной, такой, к какой потянулся бы дотошный натуралист его эпохи, и она была ошибочной. Версия про водоросли продержалась десятилетиями, отчасти потому, что истинный источник лежал там, куда никто не мог добраться.
Загадка на деле была двумя вопросами. Что окрашивает воду в красный цвет? И откуда вообще берётся эта вода, запертая, как кажется, внутри ледника, который почти не тает, в месте слишком холодном, чтобы жидкой воде было тут что делать?
Красный, как выяснилось, - не жизнь, а ржавчина. Глубоко подо льдом залегает древний резервуар рассола - воды настолько тяжёлой от соли, что она остаётся жидкой при температурах, замораживающих обычную воду насмерть, и настолько насыщенной растворённым железом, что питьевой её не назовёшь. Там внизу, в тёмном, безвоздушном резервуаре, рассол прозрачен, как водопроводная вода. Едва достигнув поверхности и встретив кислород впервые, быть может, за миллион лет, растворённое железо начинает окисляться, и за секунды поток заливается красным. Кровавый водопад - это, в простейших словах, цвет железа, ржавеющего у вас на глазах, та же реакция, что окрашивает старый гвоздь, только разыгранная в масштабе водопада.
В 2023 году команда, куда входили материаловед из Университета Джонса Хопкинса Кен Ливи и микробиолог Джилл Микуцки, поместила образцы под просвечивающий электронный микроскоп, инструмент куда более мощный, чем всё, что применяли прежде, и нашла то, что прежние работы упустили. Красный цвет дают бесчисленные богатые железом наносферы, частицы примерно в сто раз мельче одного эритроцита, несущие не только железо, но и кремний, кальций, алюминий и натрий. И главное: это не кристаллы. "Чтобы быть минералом, атомы должны быть выстроены в совершенно определённую, кристаллическую структуру", - объяснил Ливи; а поскольку у этих крохотных сфер нет никакой упорядоченной структуры, стандартные методы определения минералов, такие как рентгеновская дифракция, попросту никогда их не замечали. Они были там всё время, невидимые тем самым приборам, что посылали их искать.
Второй вопрос - скрытая система протоков - держался до 2017 года. Рассолу нужно было пройти откуда-то из глубины льда или из-под него к самому языку ледника, и целый век этот путь оставался невидимым. Команда под руководством Джессики Баджли, тогда студентки Колорадо-колледжа, работавшая с гляциологом из Университета Аляски в Фэрбенксе Эрин Петтит, применила радиоэхолокацию, радар, "видящий" сквозь лёд, протаскивая антенны по леднику сеткой, чтобы изобразить то, что скрыто внизу, - так летучая мышь размечает комнату по эху. Именно соль, усиливавшая контраст со свежим льдом, и позволила вообще обнаружить скрытую сеть. Они проследили трещины и каналы, несущие рассол под давлением около девяноста метров сквозь плотный, минусовой лёд к месту выхода, и связали его с резервуаром, который мог оставаться запечатанным более миллиона лет - с тех пор как карман морской воды был пойман и отрезан медленно наступавшим ледником. Холодный ледник, издавна настаивали учебники, промёрз насквозь и не может держать внутри движущуюся жидкую воду. Кровавый водопад утверждает обратное.
И здесь история перестаёт быть просто химической загадкой и становится по-настоящему странной. В статье 2009 года в журнале Science Микуцки с коллегами показали, что этот погребённый рассол не стерилен. В нём - процветающее сообщество микробов, не менее семнадцати разных видов, живущих в вечной тьме почти без кислорода, черпающих энергию не из дыхания воздухом, а из круговорота соединений железа и серы, используя растворённое железо так, как мало кто из организмов на поверхности. Они продолжают это делать, в холодной солёной черноте, отрезанные от солнца и атмосферы, что-то около полутора миллионов лет. Резервуар - это, по сути, капсула времени, и жизнь внутри работает на своей тихой химии с тех пор, когда нашего вида ещё не существовало.
Так у столетней загадки кровоточащего ледника теперь есть ответ из трёх частей. Цвет - это окисляющееся железо, уточнённое в 2023 году до аморфных наносфер, невидимых прежним приборам. Вода - древний рассол, чьи скрытые каналы нанесены радаром в 2017-м. А питающий его резервуар живой, дом микробов, переживших в изоляции более миллиона лет. Ледник, казавшийся сперва курьёзом, а затем раной, оказался одной из самых странных живых систем на Земле.
Выводы и открытые вопросы
Цвет разгадан, и система протоков нанесена на карту, но "разгадана" - щедрое слово для жизни внизу. Как целая экосистема кормит себя, отрезанная от солнечного света и воздуха, миллион лет и больше, не рушась? Чем именно живут эти организмы, и как быстро - или как невообразимо медленно - они живут? Развивались ли они в изоляции всё это время, отдаляясь от своих морских родичей во что-то по-настоящему новое? Микробы подтверждены, и контур того, как они зарабатывают на жизнь, набросан, но полная бухгалтерия входящей и исходящей энергии, что объяснила бы, как жизнь сводит концы с концами в таком месте, остаётся открытой.
Есть соперничающие способы прочесть, что значит Кровавый водопад. Некоторые считают, что он по сути репетиция поиска жизни за пределами Земли. Сила этого прочтения в реальной и конкретной аналогии: холодный, тёмный, солёный, богатый железом, бедный кислородом мир, который тем не менее поддерживает жизнь, - именно то место, какое мы подозреваем в существовании где-то ещё. Слабость его, как признают сами учёные, в том, что аналогия - не открытие; ничто в Кровавом водопаде не доказывает, что жизнь есть где-либо, кроме как здесь. Миры, на которые возложена эта надежда, конкретны: погребённый океан спутника Юпитера Европы; солёные фонтаны, которые спутник Сатурна Энцелад выбрасывает в космос; промёрзшая, богатая железом почва Марса. Каждый холоден, тёмен и солон так, что рифмуется с резервуаром под ледником Тейлор. Но рифма - не тождество: океан Европы может быть глубиной в сотню километров и совсем не походить на тонкий антарктический карман рассола, а Марс мог сделаться стерильным за миллиард лет до того, как нечто вроде Кровавого водопада успело бы образоваться.
Второе, более осторожное прочтение гласит, что глубочайший урок вовсе не астробиологический, а методологический, и здесь путь указывают слова самого Ливи. Если железные наносферы могли скрываться век под самым изученным красным пятном Антарктиды, невидимые приборам, которым мы доверяли, значит, наши приборы, возможно, вводят нас в заблуждение и в других местах. Ливи заметил, что оборудование, которое несут марсоходы на других планетах, не способно полностью охарактеризовать материалы именно такого рода. Одна из версий гласит, что два прочтения не соперники, а две половины одного предостережения: марсоход, подкативший к марсианскому подобию Кровавого водопада, мог бы доложить "оксиды железа" и поехать дальше, ровно как поступила здесь сотня лет земной науки, и упустить и аморфные наносферы, и всё, что, быть может, жило в воде. Это остаётся догадкой, а не фактом.
Что же остаётся - тоньше разгаданной тайны. Микробная бухгалтерия всё ещё не сведена, полная система протоков нанесена лишь в общих чертах, а прыжок к иным мирам всё ещё только прыжок. Век ошибок насчёт одного маленького водопада - водоросли, потом железо, потом железо такого рода, какое никто не догадался искать, - это долгий урок о том, как надолго очевидное способно скрывать истинное.