Tajomstvá mrazivých hlbín – Záhady a prekvapenia ľadovcov

Tajomstvá mrazivých hlbín

Záhady a prekvapenia ľadovcov

Do tajov antarktického a grónskeho ľadovca geológovia prenikli len nedávno. A to, čo v ich útrobách vďaka špeciálnym radarom a gravitačným anomáliám objavili, im vyrazilo dych: megakaňony, obrovské sladkovodné kanály, či dokonca život stovky metrov pod povrchom.

Hoci tomu jej vyprahnutý povrch nenasvedčuje, Antarktída je v skutočnosti kontinentom stoviek jazier. Pod tromi až štyrmi kilometrami ľadu sa ich skrýva vyše 400. A nie sú celkom bez života. Zo vzoriek niektorých jazier ľadového kontinentu totiž vychádza pach skazených vajec. To poukazuje na prítomnosť sulfidov, a teda aj sírových baktérií.

Jedným z takýchto jazier je jazero Vanda z Wright Valley vo Viktóriinej zemi. Od povrchu ho delí päťmetrová vrstva ľadu. Napriek povrchovým teplotám -60°C voda v ňom dosahuje teplotu až 25°C. Nie, jazero nenapĺňajú termálne pramene, naviazané na sopečnú činnosť. Za zohrievanie jeho obsahu môže ľadová izolácia. Ľadová škrupina Vandy je taká čistá, že ňou bez problémov preniká slnečné žiarenie. Ba čo viac, jej ľadové kryštály sú usporiadané zvisle, takže vedú svetlo ako tunely priamo do vody. Nuž a teplu zohriatej vody potom ľad nedovolí uniknúť.

Zákerná osmóza

Hoci teplota jazera by bola príjemná aj pre tých z nás, ktorí nie sme otužili, existencii života tu bráni čosi iné. Soľ. Obsah soli v jazere so zvyšujúcou hĺbkou rastie a dosahuje trojnásobne vyššie hodnoty ako v mori. A čím je voda slanšia, tým intenzívnejšie kvôli osmotickým javom oberá bunky o vodu. Niektoré baktérie si však našli východisko: regulujú množstvo soli, ktoré prijímajú, aby zodpovedala koncentrácii v okolitej vode. Tak nestrácajú vodu, ktorá má tendenciu unikať z menej slaného do viac slaného prostredia.

Mimochodom, podobné jazerá ako Vanda môžu existovať aj na Marse. Póly červenej planéty pokrývajú ľadovce, niet preto dôvodu, prečo by neskrývali aj nádrže s tekutou vodou, podobne ako ľadovce na Zemi. NASA by sa teda mala menej motať po vyschnutých údoliach a radšej zavítať tam, kde existuje ľad a ľadovcové jazerá.

Skrytý mrazivý obor

Najväčšie a najznámejšie z podpovrchových jazier Antarktídy, jazero Vostok, sa kvôli ťarche obrovského ľadovca nachádza pol kilometra pod úrovňou morskej hladiny. Vďaka dĺžke 250 km, šírke 50 km a priemernej hĺbke viac ako 430 metrov ho v objeme vody tromfnú iba štyri kontinentálne jazerá sveta. Voda jazera je prastará, od zvyšku sveta izolovaná 15 až 25 miliónov rokov, teda od čias, kedy Antarktídu pokryl kontinentálny ľadovec. Jeho priemerná teplota sa pohybuje okolo -3°C, tlak nadložia však bráni, aby zamrzlo. Okrem toho tlak zhora jazero aj mierne zohrieva. Ďalší zdroj tepla tvoria termálne pramene, ktoré sa zrejme nachádzajú na jeho dne.

Nevyriešenou otázkou zostáva, či v jazere existuje život. V minulosti sa objavili tvrdenia o objave celých komunít mikróbov vo vrtných jadrách. Vrty, z ktorých pochádzali, však nedosiahli vodu Vostoku, analyzovali iba spodné vrstvy ľadu. Ich primárnym cieľom bolo získať vzorky pre paleoklimatické výskumy, nie hľadať život. Podľa väčšiny mikrobiólogov boli tieto vzorky kontaminované. Nešlo teda o mikróby z jazera Vostok, ale o mikróby z povrchu zanesené do hĺbky vrtnými prístrojmi.

Potvrdený život

Čo pre jazero Vostok zostáva otvorenou otázkou, to sme nedávno mohli uzavrieť v prípade hlbinného jazera Whillians, ktoré od povrchu delí približne osemsto metrov ľadu. Začiatkom tohto roku americkí vedci potvrdili prítomnosť mikróbov v jeho vode. Ich výskum pritom vychádzal z hlbinných vzoriek, odobratých pomocou ultra-sterilných vrtných metód a s najväčšou pravdepodobnosťou sa úplne vyhli akejkoľvek kontaminácii.

Mikroorganizmy jazera Whillians žijú celkom izolovane od slnečnej energie. Podľa Brenta Christophera zo Štátnej univerzity v Louisiane, ktorý výskum viedol, sa živia anorganickými zlúčeninami – amoniak, rôzne dusičnany alebo sulfidy. Inými slovami, spoliehajú sa len na chemické látky, ktoré voda jazera a jeho horniny obsahujú. „Činnosť ľadových krýh drví horniny v jej podloží a uvoľňuje minerálne zložky, ktoré sa potom stávajú súčasťou vody a sú  k dispozícii chemickému alebo biologickému spracovaniu,“ hovorí Christopher.

Prítomnosť baktérií v jazere Whillians znamená vysokú pravdepodobnosť, že by sme ich našli aj v ďalších antarktických jazerách. Mnohé z nich sú totiž prepojené podpovrchovými riekami a potokmi. Nový objav zároveň podporil nádej, že by sme život objavili na niektorom z mesiacov plynných obrov. U viacerých z nich sa totiž potvrdila existencia veľkých objemov vody – dokonca celých oceánov, a to pod hrubou ľadovou škrupinou.

Živé útroby

Hoci povrch antarktického kontinentálneho ľadovca pôsobí fádne, stovky metrov pod ním to žije. A nielen kvôli mikróbom, obývajúcim niektoré tamojšie jazerá. Pod antarktickým kontinentálnym ľadovcom sa napríklad tiahnu obrovské, štvrť kilometra vysoké kanály, naplnené sladkou vodou z roztopeného ľadu. Dosahujú dĺžku najdlhších riek sveta, stovky kilometrov. Odhaliť sa ich podarilo vďaka radarovým zariadeniam na lietadlách, križujúcich vzdušný priestor Antarktídy. Pod ľadom dokonca dochádza k obrovským záplavám, ktoré sa prejavujú aj navonok. Satelitné merania ich odhalili v podobe náhleho dvíhania povrchu o niekoľko metrov.

Gigantické štruktúry

Popri podpovrchových záplavách a vzniku hlbinných jazier, riek a gigantických kanálov vznikajú v ľade komplexné štruktúry gigantických rozmerov. Pôvodne sa považovali za horské reťazce pohltené ľadom, no ich skutočnú povahu sa podarilo objaviť iba nedávno. Okrem radarov si totiž geológovia pomohli aj skúmaním drobných gravitačných anomálií, ktoré spôsobujú.

Tieto tzv. bazálne ľadové jednotky vznikajú vďaka skutočnosti, že pokiaľ je voda pod tlakom, zostáva tekutá aj pri nižších teplotách ako 0°C, ibaže akonáhle tlak poklesne, v okamihu mrzne. Za istých okolností môžu opakovaným topením a zamŕzaním vznikať telesá veľké ako mrakodrapy, ktoré sa od zvyšku ľadovca odlišujú napríklad tým, že vo svojom ľade neobsahujú takmer žiadne vzduchové bublinky. Pôvodne sa ich podarilo objaviť neďaleko antarktického pobrežia a nedávno Robin Bellová z Columbijskej univerzity objavila tucet ďalších v severozápadnom Grónsku. Niektoré sú hrubé až 1.100 m, pričom Bellová odhaduje, že v severnom Grónsku pokrývajú asi desatinu povrchu. Kým v Antarktíde sa bazálne ľadové jednotky objavujú v blízkosti pobrežia a v oblastiach rýchleho toku ľadu, v Grónsku ich vznik umožnili údolia, ktoré svojím tvarom miestami redukujú tlak podchladenej vody a umožňujú jej opätovné zamŕzanie.

Megakaňon

Grónsky ľad skrýva aj ďalšie prekvapenia. Radarové vlny tu minulý rok objavili gigantické údolie, vtlačené do skál. Štruktúra vybieha zo stredu ostrova a tiahne sa smerom na severozápad, kde ústi do oceánu. Geológovia ju označili za „megakaňon“, pretože na rozdiel od iných grónskych údolí ju vymodelovala tečúca voda a nie ľadovec drviaci skaly. Ľadovcami vytvarované údolia, aké môžeme dodnes pozorovať v Alpách, alebo hoci aj vo Vysokých Tatrách, majú totiž charakteristický tvar písmena U. Koryto riečnych údolí charakterizujú steny v tvare písmena V a ploché koryto.

Objavený „megakaňon“, najdlhší zo všetkých kaňonov Zeme, je takmer o polovicu dlhší ako slávny Veľký kaňon v USA. Jeho dĺžka dosahuje viac ako 750 km, pričom steny má vysoké takmer kilometer. Impozantná je aj šírka útvaru, miestami dosahuje viac ako šesť kilometrov. Keďže údolie vymodelovala voda, kaňon vznikol koncom treťohôr, pred viac ako štyrmi miliónmi rokov, teda v čase, kedy ostrov ešte nepokrýval stabilný ľadovec. Štruktúru zatiaľ vedci nazvali neveľmi kreatívne „Grónsky veľký kaňon“.

Zatlačené údolie

Celkom nedávno sa na opačnom konci sveta podarilo objaviť ďalší skrytý megakaňon. Objavili ho anglickí geológovia, keď pomocou satelitov a radarov tri roky skúmali západoantarktické Ellsworthské výšiny – prastarý horský reťazec, prekrytý niekoľkými kilometrami ľadu. Ohromné údolie dosahuje hĺbku 3 km, dĺžku 300 km a šírku ohromných 25 km. Podobne ako Vostok je kvôli ťarche nadložného ľadovca vtlačené do hĺbky. Na niektorých miestach dokonca leží viac ako dva kilometre pod úrovňou morskej hladiny.

Aj antarktický megakaňon vznikol v treťohorách. Paradoxne, vytvorili ho pomerne malé ľadovce, aké dnes vidíme na Aljaške alebo v kanadskej a ruskej Arktíde. „Objavené územie je miestom vzniku kontinentálneho ľadovca Antarktídy,“ hovorí Martin Siegert z Bristolskej univerzity. „Objavili sme tu tvar krajiny s takými znakmi ako údolia v tvare písmena U a polkruhovité horské doliny, ktoré vznikajú iba za prítomnosti malej ľadovej pokrývky.“ Táto skutočnosť by jeho vznik posunula do obdobia pred viac ako desiatimi miliónmi rokov.

Kvílenie ľadovcov

Hlbiny polárnych morí niekedy burácajú zvukmi, ktoré pripomínajú kvílenie, náreky, vzdychy či škrípanie. Nespôsobujú ich žiadne zvieratá alebo záhadné bytosti. Niektoré vznikajú, keď odlomený kus ľadovca narazí na morské dno. Inokedy zasa voda, ktorá sa pod vysokým tlakom vtláča do ľadovcov pretkaných štrbinami a tunelmi, spôsobuje vibráciu ich stien. Tak vznikajú zvuky, ktoré sa vodou šíria lepšie a rýchlejšie ako vo vzduchu a veľké ľadovce sú vlastne akýmsi gigantickým prírodnými hudobnými nástrojmi.

Zvuk príšery

Zvláštne zvuky polárnych oblastí vznikajú aj inými spôsobmi. Napríklad fanúšikmi záhad obľúbený zvuk „bloop“, ktorý v roku 1997 zachytil americký Národný úrad pre oceán a atmosféru, je extrémne silný zvuk s mimoriadne nízkou frekvenciou a zachytili ho aj výskumné stanice vzdialené od seba viac ako 5.000 km. Podľa vedcov zvuk nespôsobila žiadna činnosť človeka ani technické zariadenie a zároveň bol oveľa hlasnejší ako zvuky najväčších veľrýb.

Nadšenci záhad mystifikovali „bloop“ rôznymi fantastickými tvrdeniami – vraj pôvod zvuku nemožno identifikovať a údajne najskôr patrí akejsi neznámej záhadnej príšere, ktorá musí byť niekoľkonásobne väčšia ako vráskavec ozrutný. V skutočnosti pôvod zvuku „bloop“ nebol nikdy záhadou. Teda aspoň pre seizmológov nie. Jeho frekvencia a trvanie totiž boli prakticky identické so zvukmi, aké vznikajú pri tzv. kryoseizmických javoch (hovorovo označovaných aj ako „mrazotrasenie“), akýchsi ľadových obdobách zemetrasenia. Otrasy a zvuky v tomto prípade spôsobuje pukanie skál a pôdy v dôsledku objemových zmien mrznúcej vody, ktorú obsahujú. Tlak takýchto zmien sa postupne hromadí, až sa explozívne uvoľní. Zdrojom mohutného mrazotrasenia, spôsobujúceho zvuk „bloop“, je podľa všetkého územie v blízkosti pobrežia Antarktídy, odkiaľ prichádzajú podobné signály ľadovcového pôvodu vcelku často.

 

V slnečnej sústave

Ceres – planétka pásu asteroidov, existencia podpovrchového oceánu je pravdepodobná

Enceladus – mesiac Saturnu, asi 10 km hrubý oceán v tvare šošovky blízko južného pólu telesa

Eris – vzdialená planétka, existencia podpovrchového oceánu je hypoteticky možná

Europa – mesiac Jupitera, slaný oceán, hlboký asi 100 km

Ganymedes – mesiac Jupitera, striedavé usporiadanie vrstiev rôzne slaných rezervoárov vody a rôzne stlačených podôb ľadu – spolu by tu mali existovať štyri vrstvy oceánov a tri vrstvy ľadu

Mars – polárne oblasti pokrýva niekoľko kilometrov hrubý ľad, tvorený prevažne vodou; zrejme pod ním existujú hlbinné jazerá a rieky (ako na Antarktíde), kým v oblastiach, kde je ľadová pokrývka len tenká (obdoby antarktického jazera Vanda)

Oberon – mesiac Uránu, existencia podpovrchového oceánu je pravdepodobná

Orkus – vzdialená planétka, existencia podpovrchového oceánu je hypoteticky možná

Pluto – jadro planétky obklopuje 100 – 200 km hrubá vrstva ľadu, ktorá môže byť v závislosti od jeho teploty čiastočne roztopená

Rhea – mesiac Saturnu, existencia podpovrchového oceánu je pravdepodobná

Sedna – vzdialená planétka, existencia podpovrchového oceánu je hypoteticky možná

Titan – mesiac Saturnu, asi 200 km hlboký oceán zo zmesi vody a amoniaku s teplotou -97 °C

Titania – mesiac Uránu, existencia podpovrchového oceánu je pravdepodobná

Triton – mesiac Neptúnu, existencia podpovrchového oceánu je pravdepodobná

 

Dušan Valent

foto SITA, NASA, ESA, archív