Der Wostok-See – die Büchse der Pandora?

Er ist einer der größten Seen der Welt. Seine Dimensionen sind erstaunlich: der Süßwasser-Riese ist etwa 32mal so groß wie der Bodensee und über 900 Meter tief. Und: er befindet sich unter einer vier Kilometer dicken Eisschicht in der Antarktis. Die Rede ist vom Wostok-See. Seit mehr als 30 Jahren versuchen russische Wissenschaftler den unterirdischen Giganten anzuzapfen – nicht ohne Risiko! Sind sie dabei, die Büchse der Pandora zu öffnen?

Unerbittliche Kälte, endlose Eiswüsten und lebensfeindliche Bedingungen – all das bringt man landläufig mit der Antarktis in Zusammenhang. Und trotzdem fasziniert diese herbe, erbarmungslose und sehr oft tödlich eisige Schönheit uns mehr als je zuvor. Die Antarktis ist auch in unseren modernen, technisch-wissenschaftlich orientierten Zeiten immer noch ein Ort, der Geheimnisse und Rätsel birgt und die Phantasie vieler Menschen anregt. Egal, ob dies nun unter dem Eis verborgene Meteoriten, vermisste Expeditionen, riesige Rohstoffvorkommen oder unbekannte Lebensformen sind. Und eines dieser großen Naturwunder und Mysterien ist der sogenannte Wostok-See, der seit Urzeiten, unter einer immensen Eisschicht verborgen und hermetisch von der Außenwelt abgeriegelt, existiert.
Die Geschichte der Entdeckung des Wostok-Sees beginnt im Jahre 1957, als sowjetische Forscher eine antarktische Station errichten, die der Erforschung des irdischen Klimas und dessen geschichtlicher Entwicklung dienen soll. Nur kurze Zeit nach Inbetriebnahme der antarktischen Station, entwickelte ein Mitarbeiter – Andreij Kapiza – die faszinierende Theorie, dass sich unter dem mächtigen Eispanzer, auf dem die Station stand, ein gigantischer unterirdischer See befindet.

Die Lage des Wostok-Sees in der Antarktis. © Wikipedia

Beweisen konnte er seine Theorie nicht und auf Grund welcher Fakten er seine Theorie festmachte ist nicht mehr überliefert. Erstaunlicherweise sollte der sowjetische Forscher jedoch recht behalten: Erst viele Jahre später, genauer gesagt im Jahre 1974, erhärteten schottische Forscher seine Theorie. Ihnen war bei einer routinemäßigen Radarabtastung der Gletscheroberfläche ein besonders auffälliger ebener Bereich aufgefallen. Es sollte jedoch noch einmal mehr als zwanzig Jahre dauern, bis die Existenz des unterirdischen Sees zweifelsfrei bewiesen werden sollte. Die Fakten schafften ein russisch-britisches Wissenschaftlerteam, das durch luftgestützte Radarmessungen, weltraumgestützte Radarmessungen und künstlich erzeugte seismische Wellen die Existenz des Sees endgültig bewies. Da der See sich unterhalb der Wostok-Station befand, taufte man den See kurzerhand „Wostok-See“. Die Auswertung der Messergebnisse erstaunte die Wissenschaftler-Gemeinde: Er ist der größte aller bisher entdeckten sogenannten subglazialen Seen, die sich unterhalb der antarktischen Eisschicht befinden. Der Süßwassersee liegt in einer Tiefe von 3.700 bis 4.100 Metern Tiefe und erstreckt sich erstreckt sich von der russischen Wostok-Station annähernd 250 km nach Norden, ist 50 km breit und hat eine Wassertiefe von bis zu 1.200 m. Bei dem riesigen Süßwasserreservoir dürfte es sich um den wohl unberührtesten Ort auf unserer Erde sein. Das hermetisch abgeschlossenen Habitat dürfte laut letzten Forschungsergebnissen mehr als 400.000 Jahre alt sein. Andere wiederum vermuten, dass der See sehr viel älter sein könnte – nämlich rund 20 Millionen Jahre. Fakt ist jedoch, dass der unterirdische See über eine Art hydrostatische Dichtung verfügt, die verhinderte, dass das Wasser des Sees davor bewahrt in die Außenwelt zu gelangen. Und genau dieser Umstand fasziniert die Forschergemeinde und beflügelt deren Phantasie. Sie vermuten im Wostok-See eine Vielzahl von Mikroben und anderen Lebewesen mit völlig eigenständiger Evolution, die biologisch inaktiv im Eis diesen gewaltigen Zeitraum bis in unsere Zeit schadlos überlebt haben.
Was Wissenschaftler und Forscher zu dieser Annahme hinreisen lässt ist die Tatsache, dass der Wostok-See nicht gefroren ist – trotz einer Umgebungstemperatur von −3 Grad Celsius rund um den See! Dies liegt in der Tatsache begründet, dass auf dem See, durch die dicken Eismassen bedingt, ein hoher Druck von etwa 30 bis 40 Megapascal herrscht. Physikalisch durchaus logisch, da mit zunehmenden Druck, der Gefrierpunkt von Wasser sinkt.

Ein heikles Bohrvorhaben

Seit mehr als 30 Jahren versuchen Wissenschaftler bereits den Wostok-See zu erreichen und ihre schwierigste Aufgabe dabei ist, den See nicht mit dem Bohrer zu verunreinigen. Aber erst ab dem Jahre 1990 wurden die Arbeiten auf eine professionelle internationale Ebene gehoben. In diesem Jahr wurde an der Wostok-Station ein internationale Forschungsprojekt zur Gewinnung eines Eisbohrkerns unter Federführung russischer, französischer und US-amerikanischer Wissenschaftler gestartet. Im Verlauf der folgenden Jahre bohrte man sich bis zu einer Tiefe von 3.623 Metern vor. 1998 kam der plötzliche Bohrstopp – ungefähr 130 Metern über dem unterirdischen See. Grund dieser drastischen Maßnahme waren Befürchtungen der Wissenschaftler, dass man den Wostok-See über den Bohrer kontaminieren könnte. Einer der Gründe, die für diese These bzw. Maßnahme sprachen war die Tatsache, dass man Kerosin und Freon einsetzte, um das Bohrloch offen zu halten. An und für sich kein Problem, wenn es sich um dickes Eis handelt, Analysen ergaben jedoch, dass die letzten 100 Meter zum See hin nicht mehr aus massivem Gletschereis, sondern aus akkretierten Eis bestanden, was nichts anderes als gefrorenes Wasser des Wostok-Sees war.

Der Bohrversuch ist ein heikles Vorhaben. © Wikipedia

So konnte man also nicht mehr weiter vorgehen, neue Lösungen und Vorgehensweisen mussten her! Leichter gesagt, als getan. Es dauerte bis ins Jahr 2012, um eine Lösung zu entwickeln und in die Praxis umzusetzen, die den See nicht kontaminieren würde, wenn man ihn anzapft. Die Vorgehensweise war Folgende: Man bohrte bis auf 20 − 30 Meter oberhalb der Oberfläche des unterirdischen Sees und ersetzte dann den mechanischen Bohrkopf durch ein thermisches Exemplar, der sich bis zum See durchschmelzen sollte. Sobald der thermischen Bohrkopf den See erreicht, sollte der Wasserdruck den Bohrkopf zurück ins Bohrloch befördern und das Wasser im Bohrloch einfrieren. Das somit gefrorene Seewasser würde dann mit einer Folgebohrung ans Tageslicht befördert werden. Der Plan funktionierte! Proben wurden entnommen und zur Analyse nach St. Petersburg gebracht. Die Analysen ergaben jedoch keine Spur von Leben, was jedoch nicht bedeutet, dass es kein Leben im Wostok-See gibt. Das es Leben in unterschiedlichster Art und Weise im Wostok-See gibt, darin sind sich die Wissenschaftler einig. Man muss es nur finden. Und genau da setzen die Kritiker des Bohrvorhabens an. Sie halten das Vorhaben für gefährlich.

Eine Gefahr für unseren Planeten?

Bisher war es so, dass Wissenschaftler der Wostok-Bohrung eine Kontamination des Sees durch äußere Umwelteinflüsse bzw. durch die Bohrung an sich befürchteten. Doch mittlerweile gibt es immer mehr Kritiker des Projektes, die sich Sorgen über eine Kontamination in umgekehrter Richtung machen – also die „Invasion“ durch unbekannte, längst ausgestorbene Mikroorganismen aus dem Wostok-See. Sollte der See, wie von den Wissenschaftlern des Projektes geäußert, sogar mehrere Millionen Jahre von der Außenwelt abgeschlossen gewesen sein, dürfte es hier eine derart fremde, unbekannte Biologie geben, die schon fast von einem anderen Planeten stammen könnte. Und wie widerstandsfähig und resistent Bakterien und Mikroben sein können zeigen beispielsweise die Studien der Forscher um Alison Murray vom Desert Research Institute in Reno (Nevada). Sie sind „nur“ 27 Meter in die antarktische Eisschicht vorgedrungen, welche den Vida-See in der Antarktis bedeckt. Bei dem Vida-See handelt es sich ebenfalls um ein subglazialen See, der jedoch wesentlich kleiner ist und zudem nicht so tief unter dem ewigen Eis verborgen liegt. Sie fanden eine „quicklebendige“ und überraschend reiche Bakterienvielfalt. Insgesamt entdeckten die Wissenschaftler mehr als 32 verschiedene Bakterienvarianten, die acht unterschiedlichen Stämmen zugeordnet werden konnten. Darunter fanden sich bekannte, aber auch unbekannte Arten, die noch nicht identifiziert werden konnten. Besonders fasziniert waren die Forscher von den kreativen Stoffwechselvorgängen der Mikroben, um auch aus kärgsten Ressourcen erfolgreich Energie zu gewinnen. Wie genau dies funktioniert, ist den Wissenschaftlern nach wie vor ein Rätsel. Eines ist nur augenscheinlich sicher – die Mikroorganismen haben sich mit besonderen Anpassungen an die extremen Bedingungen, ungewöhnlichen Überlebensstrategien und bisher unbekannten Energiequellen angepasst.
Für die Wissenschaft ist der Wostok-See ein Fenster zu ursprünglichen Lebens- und Klima-Bedingungen auf unserem Planeten. Sie hoffen auf ungewöhnliche evolutionäre Funde und einzigartige Organismen. In der Tat offenbarte ein 1998 aus der 4.000 Metern dicken Eisschicht oberhalb des Wostok-Sees gewonnener Bohrkern eine Reihe „bizarrer Dinge, die wir zuvor noch nie gesehen haben“, so Richard Hoover vom Marshall Space Sciences Lab der NASA. Darunter waren Cyanobakterien, Bakterien, Pilze, Sporen, Pollenkörner und andere Dinge zu erkennen, die den Wissenschaftlern derzeit völlig unbekannt sind. Es mag manch einem durchaus unwohl bei dem Gedanken sein, dass Wissenschaftler Mikroorganismen zu Tage fördern bzw. in Hochsicherheitslaboren zum Leben erwecken, die es seit vielen Millionen Jahren nicht mehr auf unserem Planeten gibt. Und: Die Wissenschaftler der entsprechenden Instituten versuchen regelmäßig diese Bedenken zu zerstreuen. Fakt ist jedoch, dass es sehr gefährlich sein kann ausgestorbene Mikroorganismen zu reaktivieren, ohne deren grundlegende Funktionen zu kennen.

Kurzinfo: Antibiotika-resistente Bakterien im ewigen Eis
Penicillium notatum ist ein unscheinbarer Schimmelpilz und ein Segen für die Menschheit. Im Jahre 1928 führte ein Zufall zu einer medizinischen Revolution. Der Pilz hatte unbeabsichtigt Petrischalen verunreinigt, auf den Bakterien wuchsen. Dem Londoner Bakteriologen Alexander Flemming fiel dabei auf, dass überall, wo sich er Pilz verbreitete dieser die Bakterien zerstörte. Dies war die Geburtsstunde des Penicillins, eines der ersten Antibiotika, das bis heute unzähligen Menschen das Leben rettete. Doch bereits 1946 gab es erste Berichte, dass einige Keime dem Penicillin gegen Bakterien trotzten. Sie wiesen Resistenzen auf. Bis in unsere Tage hat sich diese Situation verschlimmert, so dass vielen Menschen mit Penicillin oder ähnlichen Medikamenten nicht mehr geholfen werden können. Was man für ein modernes Phänomen hielt, ist jedoch überraschenderweise ein sehr altes. Solche Resistenzen sind kein neues Phänomen, wie eine Studie kanadischer Forscher nun zeigt. Die Wissenschaftler fanden im ewigen Eis des Yukon-Gebiets im äußersten Nordwesten Kanadas 30.000 Jahre alte Bakterien, die bereits auf vielfältige Art und Weise resistent gegen Antibiotika waren. Die Antibiotika-resistenten Ur-Bakterien sollen den Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie Resistenzen entstehen und sich ausbreiten. Außerdem geben die Ur-Bakterien Grund zu Hoffnung, eine Fülle von bisher unbekannten antibiotisch wirkenden Substanzen in der Natur zu entdecken.

Kurzinfo: „Methusalem“-Bakterien sind Milliarden Jahre alt
Das Erdzeitalter des Perm vor rund 250 Millionen Jahren, war von den klimatischen Bedingungen her gesehen sehr heiß. Auf dem, zu einem Superkontinent namens Pangäa verschmolzenen Landmassen, flachen Meeren entstanden riesige Salzlagerstätten. In den damals entstandenen Salzkristallen, blieben winzige Einschlüsse von Laugen erhalten, in denen bis heute Bakterien überlebt haben. Mikrobiologen der West Chester University in Pennsylvania konnten aus dem Steinsalz (NaCl) 250 Millionen Jahre alte Bakterien der unbekannten Art „Bacillus Spezies 2-9-3“ zum Leben erwecken. Um Kontaminationen der Probe, aber hauptsächlich der Umwelt zu verhindern, arbeiten die Forscher unter sterilen Bedingungen im Hochsicherheitslabor und versetzten ein Teil der mikroskopisch kleinen Einschlüsse mit Nährlösungen. Und tatsächlich: In drei der Kulturen begannen Bakterien zu wachsen. Das Wissenschaftler-Team um Russel Vreeland überprüfen nun noch sehr viel ältere Gesteinsformationen, um sogar 2,5 Milliarden Jahre alte Bakterien zum Leben zu erwecken. Das Alter die Methusalem-Bakterien ist allerdings noch unbestätigt.

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