Λύνοντας το γρίφο του «Λαβύρινθου» της Ανταρκτικής

Το μοναδικό τοπίο των Dry Valleys (Ξηρές Κοιλάδες) της Ανταρκτικής προσελκύει ερευνητές από όλο τον κόσμο για τη μελέτη της εξέλιξης των μικροβίων, για ενδείξεις γεωλογικών καταστροφών και ακόμη για το πώς συμπεριφέρθηκαν οι παγετώνες στον Άρη.

Στο έρημο τοπίο των Dry Valleys της Ανταρκτικής, είναι σχεδόν αδύνατο να φανταστεί κανείς ότι η ζωή θα μπορούσε να υπάρξει. Ωστόσο, θαμμένος κάτω από τους παγωμένους ογκόλιθους, μεταξύ των κόκκων της άμμου και του πάγου, υπάρχει ένας εντυπωσιακός τόπος βιοποικιλότητας. 

Σε αναζήτηση της μικροσκοπικής ζωής, ο μοριακός οικολόγος Kay Bidle του Πανεπιστημίου Rutgers έψαξε για υπολείμματα DNA στο έδαφος από τα δείγματα πυρήνων πάγου που λήφθηκαν τα τελευταία χρόνια. Τα αρχαία τεμάχια από DNA μικροβίων είχαν ηλικία περίπου 8 εκατομμυρίων ετών .Ο Bidle βρήκε ότι τα μικρόβια του εδάφους στην Dry Valley δεν ήταν πολύ διαφορετικά από αυτά που βρίσκονται σε άλλα μέρη του κόσμου.

Eνα γονιδίωμα για να επιβιώσει σε ένα κύτταρο, χρειάζεται μια αλυσίδα από τουλάχιστον 160.000 ζεύγη βάσεων DNA από άθικτα τεμάχια – τα μεγαλύτερα μικρόβια του εδάφους έχουν περίπου 12,2 εκατομμύρια. Ο Bidle βρήκε ανάμεσα στις μάζες των αρχαίων, υποβαθμισμένων DNA,ότι πρέπει να υπήρχαν λίγα άθικτα δείγματα εκατομμυρίων ετών. Είχαν διασωθεί, σύμφωνα πάντα με την υπόθεση του Bidle, σε ένα είδος χειμερίας νάρκης.

Αν ο πάγος λιώσει στην Dry Valleys, εντελώς νέες μορφές ζωής θα μπορούσαν να ξεπηδήσουν. Θα πρέπει να δημιουργηθούν μέσω της διαδικασίας της ''πλευρικής μεταφοράς'' γονιδίου, στην οποία τα μικρόβια ενσωματώνουν χαλαρά κομμάτια του γενετικού υλικού από άλλα μικρόβια στο δικό τους. Το λιώσιμο των πάγων παλαιότερα θα είχε εκθέσει θραύσματα DNA που είχαν ενταφιαστεί πριν από εκατομμύρια χρόνια, δημιουργώντας ένα είδος γονιδίου Popsicle(γρανίτα). Υφιστάμενα μικρόβια θα μπορούσαν να ενσωματώσουν τα γενετικά κλάσματα που κυκλοφορούσαν και να τα οδηγήσουν σε νέα είδη. 

Πολλοί πιστεύουν ότι κάτι τέτοιο συνέβη 570 εκατομμύρια χρόνια πριν, όταν ο πλανήτης μας μπορεί να είχε εντελώς καλυφθεί από πάγο – το περίφημο φαινόμενο που έχουν αποκαλέσει οι επιστήμονες ''Γήινη Χιονόμπαλα''. Αυτός ο πάγος εγκιβώτισε μικρόβια, όπως ακριβώς και τα δείγματα του Bidle από τις Dry Valleys. Όταν η Χιονόμπαλα έλιωσε, υπήρξε μια έκρηξη στην ποικιλία των μικροβιακών ειδών στο αρχείο των απολιθωμάτων. Η επίδραση γονιδίου Popsicle μπορεί να είναι ο λόγος. 

Με περισσότερο λιώσιμο των πάγων σε αυτή την εποχή της υπερθέρμανσης του πλανήτη, θα μπορούσαμε να έχουμε μια εισβολή εξωγήινων μικροβίων στα χέρια μας και πάλι; Δεν είναι πιθανό, είπε ο Bidle. Κάθε είδος που έχει κυκλοφορήσει μέσω του γονιδιακού αποτελέσματος Popsicle κατά πάσα πιθανότητα δεν θα άφηνε το σημάδι του στην καθεστηκυία μικροβιακή τάξη . Αντ 'αυτού, πολύπλοκα σύγχρονα μικρόβια, που θα ξεπερνούσαν κατά πολύ τις ενδεχόμενες νέες μορφές ζωής στην Ανταρκτική, θα μπορούσαν πιθανότατα απλά να ''καταβροχθίζουν'' τους πιο πρωτόγονους οργανισμούς.

Κάτω από έναν παγετώνα στα βουνά Transantarctic Mountains περίπου 12 εκατομμύρια χρόνια πριν, η κατηφορική ροή μιας μαζικής, αυξανόμενης δεξαμενής λιωμένου νερού συγκρατούσε τους τοίχους του πάγου. Δεδομένου ότι η δεξαμενή μεγάλωσε, ήταν πολύ δύσκολο για τα αναχώματα να την συγκρατήσουν. Με αυτό τον τρόπο, απελευθερώθηκε ένα εκρηκτικό κύμα νερού που είχε περίπου 13 φορές τον όγκο του νερού αποστράγγισης του Αμαζονίου ποταμού.

Όπως το νερό κινήθηκε γρήγορα κάτω προς την κοιλάδα,ξεπήδησε από τα βραχώδη στρώματα της περιοχής και εκσφενδονίστηκε χιλιόμετρα κάτω στην κοιλάδα Wright Valley της Ανταρκτικής. Στο πέρασμά της, η ξαφνική πλημμύρα που συνέβη κάτω από τα παγετωνικά καλύμματα άφησε ένα εντυπωσιακό λαβύρινθο καναλιών, κάποια με εκατοντάδες μέτρα βάθος, χαραγμένα στην πέτρα, ένα περίπλοκο σύμπλεγμα καναλιών που σήμερα ονομάζεται '' Λαβύρινθος''.

Δεν ήταν εύκολο να αποκωδικοποιήσουν οι επιστήμονες την ιστορία αυτού του μυστηριώδους μέρους. Χρειάστηκαν πολλά χρόνια ερευνών από τους γεωλόγους David Marchantκ και τον Αδάμ Lewis. 

Η θεωρία της μέγα-πλημμυρας για τα Scablands- επίπεδη βραχώδη γη , με λεπτό χώμα και βαθιά κανάλια που σχηματίστηκε από παγετώνες ή πλημμύρες πάγου- εμφανίστηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1920, αλλά δεν έγινε ευρέως αποδεκτή μέχρι το 1970, όταν ο γεωλόγος Victor Baker περιέγραψε τις φυσικές διεργασίες των μεγάλων πλημμυρών σε όλο τον κόσμο. Χαρακτηριστικά ότι γιγαντιαίο χαλίκι θα μπορούσε να εκτοπίσει ογκόλιθους φαρδείς έως 20 μέτρα στα Scablands μέχρι πριν από λίγα χρόνια δεν μπορούσε να είχε εξηγηθεί μόνο από τις αλλαγές που συνέβησαν στον κοντινό ποταμό Columbia River. Σύμφωνα με τον Baker , η ροή και ο όγκος οποιαδήποτε πηγής νερού που τους διαμόρφωσε θα πρέπει να είναι εκθετικά μεγαλύτερη. Το 2005, όταν ο Marchant και η ομάδα του έκαναν την εξερεύνηση του Λαβύρινθου, παρατήρησαν ίχνη τριβής στους τοίχους στο εσωτερικό των καναλιών, υπονοώντας ότι ένα τεράστιο κύμα νερού κάτω από την κρυσταλλική επιφάνεια πρέπει να είχε γίνει. Ήταν τότε που κατανοήσαμε τι ακριβώς είχε συμβεί . 

Η μεγα-πλημμύρα, πιστεύει ο Marchant, συνέβη κατά τη διάρκεια του Μέσου Μειόκαινου,(12 -16 εκατομμύρια χρόνια πριν). Η Ανταρκτική ψύχεται μετά από ένα εύκρατο κλίμα και αφήνει πίσω της τους παγετώνες που έχει σήμερα. Κατά τη διάρκεια της μεταβατικής περιόδου, τα φύλλα πάγου επεκτάθηκαν και λιωμένο νερό είχε συσσωρευτεί κάτω από τον πάγο στην άκρη του βουνού , δημιουργώντας λίμνες κάτω από τους παγετώνες. Καθώς το κλίμα γινόταν πιο δροσερό, φράγματα πάγου σχηματίστηκαν σε ορεινά περάσματα, όπως το ένα πάνω από αυτό που είναι τώρα ο Λαβύρινθος. Δεδομένου ότι η λίμνη κάτω από τον παγετώνα μεγάλωσε, η πίεση ξεπέρασε τη δύναμη του φράγματος πάγου. Μόλις το νερό έσπασε το φράγμα, τίποτα δεν θα μπορούσε να σταματήσει τη ροή του.

Μικρότεροι, λεγόμενοι ως ''πρωτο-Λαβύρινθοι" υπάρχουν και αλλού στην Ανταρκτική, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι καταστροφικές πλημμύρες δεν ήταν μάλλον σπάνιες στην γεωλογική ιστορία της ηπείρου. Ο Marchant υποψιάζεται περισσότερες από αυτές τις γεωμορφές να είναι θαμμένες κάτω από τον πάγο, ο οποίος καλύπτει πάνω από το 98 % της ηπείρου.

Οι ερευνητές που ψάχνουν για ίχνη νερού στον Κόκκινο Πλανήτη έχουν βρει μερικές από τις καλύτερες ενδείξεις τους στις Dry Valleys της Ανταρκτικής.

Στις Dry Valleys κάτω από τις βορειοδυτικές πλαγιές των Transantarctic Mountains , όπου θαμμένος πάγος ποτέ δεν έχει λιώσει και η υγρασία παραμένει σε μερικά από τα χαμηλότερα επίπεδα από οπουδήποτε στη Γη, ο κόσμος αρχίζει να μοιάζει αρκετά με τον Άρη.

Ερευνητές στη δεκαετία του 1970, κατά τις πρώτες ημέρες του προγράμματος Viking Lander, ήταν οι πρώτοι που έδειξαν ότι ο Άρης είχε σημαντικό πάγο, αλλά τα πραγματικά αποδεικτικά στοιχεία ήταν σπάνια. Για τις περισσότερες από τις τελευταίες δεκαετίες, οι επιστήμονες έψαχναν για λάθος πράγματα. Σε όλες όμως τις πιο κρύες περιοχές της Γης, υπάρχει ένα στρώμα νερού μεταξύ του παγετώνα και του βραχώδους υποστρώματος, το οποίο καθιστά τη μάζα του πάγου που βρίσκεται από πάνω πιο κινητή. Αυτή η λεγόμενη υγρή βάση των παγετώνων παράγει τοπία καθώς κινούνται κάτω από τις πλαγιές των βουνών που καλύπτονται από παχιά φύλλα με στρωματοποιημένα συντρίμμια , άμμο ή χαλίκι. Οι κοιλάδες εμφανίζονται σαν να έχουν κοπεί, ή σκαλιστεί.

Αλλά οι παγετώνες με παγωμένη βάση , όπως αυτοί στον Άρη και στις Dry Valleys, είναι πάρα πολύ ψυχροί για να παράγουν κάτι τέτοιο. Το υγρό νερό απλά δεν μπορεί να υπάρξει και ως εκ τούτου δεν μπορούν να διαμορφώσουν το τοπίο με τον ίδιο τρόπο. Τόσο στην Γη όσο και στον Άρη, πέτρες και συντρίμμια σε τέτοιους παγετώνες μπορεί να εκτεθούν μετά από εξάχνωση πάγου, μετατρέποντας ένα στερεό απευθείας σε αέριο. Σε τέτοια βραχώδη καλύμματα σε ακραίες περιπτώσεις, ο πάγος μπορεί να διατηρηθεί για εκατομμύρια χρόνια. 

Στην εν εξελίξει έρευνα, ο γεωλόγος David Marchant και η ομάδα του μελέτησαν μια σειρά από τοποθεσίες εξάχνωσης, τεκμηριώνοντας ότι οι ανεπαίσθητες αλλαγές στην επιφάνεια της γης σε ορισμένα περιβάλλοντα οφείλονται στις εποχιακές αλλαγές της θερμοκρασίας που λυγίζουν τον πάγο και δημιουργούν ρωγμές. Καθώς οι θερμοκρασίες πέφτουν από τους 14 βαθμούς Κελσίου(το καλοκαίρι) σε τόσο χαμηλά επίπεδα όσο στους μείον 50 βαθμούς Κελσίου το χειμώνα, θαμμένος πάγος, σχηματίζει κάθετες ρωγμές που εκτείνονται προς τα κάτω μέρη του παγετώνα για αρκετά μέτρα, και μπορεί να είναι πολλά μέτρα σε πλάτος στην κορυφή. Χαλαρό πέτρωμα και συντρίμμια πέφτουν σε αυτές τις ρωγμές, δημιουργώντας αυτό που μοιάζει με βραχώδεις σωρούς που χωρίζονται από βαθιά βυθίσματα. 

Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι ενδεικτικά ρηχού, θαμμένου πάγου - εμφανίζονται σε όλες τις πιο κρύες περιοχές των Dry Valleys, και είναι γεμάτες σε όλη την επιφάνεια του Άρη. Όταν υπάρχει πάγος, πρέπει να υπήρχε νερό μία φορά - και ενδεχομένως ζωή. Αυτή η πληροφορία καθοδηγούσε το ρόβερ Phoenix της ΝΑΣΑ, που είχε αναπτυχθεί πριν από το Curiosity, όπως αναζητούσε για μικροβιακή ζωή στον Άρη. Όπως η Γη, ο Άρης έχει ηλικίες πάγου παρόμοιες με τις δικές μας. Αλλά χωρίς τη σύνθετη επιρροή των παγκόσμιων ωκεανών, την εκτεταμένη διάρκεια ζωής και την ενεργή τεκτονική των πλακών, η ιστορία του κλίματος του Άρη είναι απλούστερη από τη δική μας. Αν ο Marchant και οι συνεργάτες του μπορούν να αποκωδικοποιήσουν τους παγετώνες και καταγράψουν το κλίμα στον Άρη, τότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις θεμελιώδεις έννοιες που αποκτήθηκαν από τον Κόκκινο Πλανήτη για να αντιμετωπίσουμε τους δικούς μας παγετώνες.

Γεωδίφης 

Πηγή-discovermagazine.com