28 Januari 2011 - De race naar het Vostokmeer

Tot zondag 6 februari hebben ze nog, de wetenschappers op de Russische zuidpoolbasis Vostok. Dan vertrekt het laatste vliegtuig en zit het zomerseizoen op Antarctica er weer op. De Russen zetten momenteel alles op alles om met hun boren zo dicht mogelijk bij het wateroppervlak van het subglaciale Vostokmeer te geraken.

Het Vostokmeer spreekt erg tot de verbeelding. Het zoetwatermeer, dat zich onder een bijna 4 kilometer dikke ijskap onder de gelijknamige Russische zuidpoolbasis bevindt, is een van de meest ongerepte ecosystemen op aarde. Het zuidpoolijs sluit dit meer al gedurende 15 miljoen jaar – en wellicht zelfs 30 miljoen jaar – volledig af van de buitenwereld. Biologen denken, en hopen vooral, dat er in het Vostokmeer, precies door die extreme geïsoleerdheid, vormen van leven zijn ontstaan die nergens anders op aarde voorkomen. Vergelijkingen worden getrokken naar de zoektocht naar buitenaards leven, op hemellichamen zoals de Jupitermaan Europa. Door de geïsoleerde status van het meer zouden micro-organismen een ander evolutionair traject hebben afgelegd.

Jarenlang verlangen wetenschappers er al naar om het water in het meer te kunnen onderzoeken. Die droom staat op het punt in vervulling te gaan, want eind januari lieten Russische onderzoekers weten dat ze met hun boorkoppen een diepte bereikt hebben van 3701 meter, ongeveer 50 meter boven het wateroppervlak van het meer. Willen ze het moment suprême waarop het laatste restje ijs onder de boor sneuvelt, dit voorjaar nog vieren, dan zullen ze echter snel moeten zijn. Zondag 6 februari is immers de onherroepelijke deadline van alle onderzoeksactiviteiten op de Russische basis. Dan vertrekt het laatste vliegtuig om pas in november, aan het begin van de volgende Antarctische zomer, terug te keren.

"De vijftigmeterbarrière is een belangrijke psychologische drempel", legt Frank Pattyn uit, glacialoog aan de Université Libre de Bruxelles. Hij is vooral geïnteresseerd in de geologische eigenschappen van het Vostokmeer. Hij maakt deel uit van een internationale onderzoeksgroep die de meer dan 140 subglaciale meren die Antarctica rijk is, bestudeert. "De ijslaag net boven het meeroppervlak is zéér koud – ongeveer 50 graden onder nul – waardoor het boren hier relatief gemakkelijk gaat. Die vijftig meter kunnen de Russen, als ze dat willen, in één ruk overbruggen. Boren in warmer ijs is veel lastiger, zeker bij temperaturen in de buurt van het smeltpunt. Het ijs rond de boor smelt dan en vriest vervolgens onmiddelllijk weer aan, waardoor de boor heel snel kan komen vast te zitten."

Ondanks het feit dat de finish in zicht is, zullen de Russen niet vóór 6 februari het wateroppervlak bereiken, denk Pattyn. "Ze gaan natuurlijk zo diep mogelijk, maar het laatste restje ijs zullen ze willen bewaren voor het volgende zomerseizoen op de Zuidpool. Wanneer het boren in het najaar dan wordt hervat, kunnen ze meteen het meer openmaken en beginnen met stalen te nemen." Volgens Pattyn is er echter nog een andere reden waarom de Russen hun boor zullen inhouden. "Als ze nu doorstoten, lijkt dit meteen het einde van hun onderzoeksproject. Vergeet niet dat ze volledig afhankelijk zijn van subsidies van de Russische overheid. Wellicht is het verstandiger om de laatste boringen dus uit te stellen tot het najaar, zodat men goede argumenten heeft om ook dan nog fondsen te kunnen aanvragen."

Frank Pattyn: "Het Vostokmeer heeft zoveel bijzondere eigenschappen. Zo levert het ijs van de ijskap – dat eigenlijk samengedrukte sneeuw is – enorm veel zuurstof aan het meer. Daardoor staat het onder een enorme gasdruk, als een blikje frisdrank waar veel te hard mee is geschud. Als de boor van de Russen het water bereikt, zou er daardoor een enorme geiser kunnen ontstaan die het water 4 kilometer de hoogte in stuwt. Natuurlijk laten de Russen dit niet gebeuren, ze houden de druk – met behulp van de boorvloeistof – hoog waardoor het meerwater niet meer dan enkele meters in het boorgat kan stijgen."

Wanneer dan Russische onderzoekers in november het wateroppervlak eindelijk zullen bereikt hebben, kunnen ze beginnen met het nemen van waterstalen. Ze zullen echter niet zomaar wat oppervlaktewater naar boven halen. Pattyn: "Het oppervlakwater is hetzelfde als het water dat bevroren is en waarvan eerder al stalen zijn genomen", zegt Pattyn. "Dus daar leren we niet zoveel meer uit."

Het plan is om de boorkop – wanneer die zich boven de laatste centimeters ijs bevindt – te vervangen door een thermische probe, die zich laat insmelten tot hij het water bereikt. Door de druk en de circulatie in het meer – de ijskap beweegt en houdt het meerwater voortdurend in beweging – stijgt het water tot enkele meters in de boorkolom. Dat water zal bevriezen waarna het vervolgens naar boven wordt gehaald.

Leven er inderdaad micro-organismen in het meer, waar de temperatuur schommelt rond twee graden onder nul en waar het altijd pikdonker is? Zo ja, dan is de belangrijkste vraag: kunnen we ze vinden? Frank Pattyn: "Dat is inderdaad het grootste probleem. Het is enorm moeilijk om ondubbelzinnig nieuwe micro-organismen in het laboratorium te identificeren. "Als boorvloeistof gebruiken de Russen vliegtuigbrandstof, aangelengd met CFK’s. Zulk goedje is enorm rijk aan micro-organismen. Sowieso zal je dus contaminatie hebben. Het komt erop aan alle bronnen van contaminatie te kennen, alvorens je iets nieuws kan isoleren. Pas dan kan je gaan kijken of je een nieuw soort levende organismen hebt gevonden."

Volgens Pattyn kan er in het onderzoek naar de subglaciale meren pas écht vooruitgang worden geboekt als er grotere middelen worden toegelaten, zoals een onderwaterrobot die in het meer op verkenning zou kunnen gaan. "Het probleem is echter dat het Antarctische Verdrag stelt dat je tijdens activiteiten op de Zuidpool niets, maar dan ook niets mag achterlaten. Dat vormt een grote hinderpaal voor verder wetenschappelijk onderzoek. Je kan het vergelijken met het ruimte-onderzoek, waar we dankzij robotwagentjes zoals de Pathfinder op Mars enorm veel hebben bijgeleerd. Die namen we toch ook niet mee terug naar huis?"

Een bijzonder meer
Van de meer dan 140 meren onder de Antarctische ijskap, is het Vostokmeer niet alleen het grootste (vergelijkbaar met de oppervlakte van Vlaanderen), maar ook het diepste. Sinds de ontdekking in 1996 zijn tal van bijzonderheden over het meer aan het licht gekomen. Zo loopt er een ‘rug’ over de bodem die het meer verdeelt in twee bassins, elk met een andere diepte (400 en 800 meter) en mogelijk ook met een andere chemische samenstelling van het water. Om de idylle compleet te maken: in 2005 werd in het midden van het meer door satellieten een eiland ontdekt.

Op het wateroppervlak van het Vostokmeer drijft een ijskap met een dikte van om en bij de 3.700 meter. De precieze afmetingen zijn niet gekend, want op de radarmetingen zit een foutenmarge van 20 meter. Daardoor kan moeilijk worden bepaald op welk moment de Russische boor het wateroppervlak zal bereiken. En door de uitgestrektheid van het meer – en de onnauwkeurigheden op de radargegevens – kan men niet zien of er water bijkomt, of wegloopt uit het meer, want het waterpeil zou daarbij nauwelijks stijgen, of dalen.

Dát er water zou weglopen uit het Vostokmeer, is heel goed mogelijk. Volgens glacioloog Frank Pattyn is het helemaal niet zo zeker dat het meer totaal afgesloten is van de buitenwereld, zoals de Vostok-reclameboodschap ons meedeelt. "Het meer staat mogelijk in contact met andere meren, zodat er water kan wegsijpelen of bijkomen. Drainage komt zowat voor bij alle andere, doorgaans veel kleinere meren op Antarctica. Dus waarom ook niet bij het Vostokmeer? In cycli van 5 à 7 jaar lopen deze subglaciale meren helemaal leeg, en weer vol. Misschien gebeurt er wel iets vergelijkbaars in dit meer."

Hoe oud is het water van het Vostokmeer? Pattyn: "Ofwel is het nog steeds het oorspronkelijk water, uit de tijd dat er nog geen ijskap over het meer lag – dus meer dan 30 miljoen jaar geleden. Ofwel is het meer toen leeggelopen en heeft het zich langzamerhand weer gevuld met smeltwater, afkomstig van de ijskap."