Deze subglaciale meren blijken gastvrijer dan ze op het eerste gezicht lijken.

Nog niet zo lang geleden stuitten onderzoekers op mysterieuze diertjes op bijna een kilometer onder Antarctisch ijs. Een uitzonderlijke vondst. Want het laat zien dat er op onmogelijk beschouwde barre plekken, diep onder het ijs, toch leven kan bestaan. In een nieuwe studie gaan onderzoekers een stapje verder. Want volgens hen kan er zelfs op nóg diepere plekken, volledig afgesloten van de buitenwereld, leven gedijen.

Subglaciale meren
We weten dat onder de moderne Antarctische ijskap honderden meren schuilgaan. Een mooi voorbeeld is het enorme Vostokmeer. Het meer is zo’n 250 kilometer lang en maar liefst 50 kilometer breed. Dit soort diepe, ondergrondse meren vormen zich op plekken waar het gewicht van het ijs een enorme druk veroorzaakt, waardoor het smeltpunt van ijs daalt. Dit, in combinatie met een lichte verwarming door rotsen en isolatie die ontstaat door het ijs van de koude lucht erboven, maakt het ontstaan van plassen vloeibaar water mogelijk.


Getekende dwarsdoorsnede van het boren naar het Vostokmeer. Afbeelding: Nicolle Rager-Fuller / NSF via Wikimedia Commons

Wetenschappers vinden deze subglaciale meren heel interessant. Zo wordt vermoed dat in de ruim 400 subglaciale meren die Antarctica rijk is, mogelijk leven gedijt. Dat idee, dat het mogelijk onder de Antarctische ijskap wemelt van nog onontdekt leven, is niet ongegrond. Expedities hebben bijvoorbeeld al met succes in twee kleine subglaciale meren aan de rand van de ijskap geboord. Deze onderzoeken onthulden microbieel leven onder het ijs. Maar of ook grotere, geïsoleerde meren onder de ijskap leven bevatten? Dat blijft tot op heden een prangende vraag.

Wijdverspreid
In een nieuwe studie besloten onderzoekers op zoek te gaan naar een antwoord en lieten er enkele interessante theorieën op los. Omdat de subglaciale meren volledig zijn afgesloten van zonlicht, krijgen de microben die zich mogelijk in deze barre plassen water ophouden, geen energie door fotosynthese, maar door het verwerken van chemicaliën. Deze microben zouden zich met name in sedimenten op de bodem van het meer bevinden. Maar ook in het omringende water kunnen mogelijk microben gedijen, zo suggereren de onderzoekers. En dat zou betekenen dat het leven in subglaciale meren veel meer wijdverspreid is dan gedacht.

Vermenging
In meren op het aardoppervlak wordt het water in meren vermengd, zodat sedimenten, voedingsstoffen en zuurstoffen gelijkmatig worden verdeeld. Deze vermenging wordt veroorzaakt door wind en verwarming van de zon, waardoor er convectiestromen ontstaan. Aangezien geen van beide aanwezig zijn in subglaciale meren, zou je misschien denken dat er geen vermenging plaatsvindt. Maar daar denken onderzoekers anders over. In de studie ontdekten ze namelijk dat een andere warmtebron in de meeste subglaciale meren convectiestromen zou kunnen veroorzaken. De warmtebron is in dit geval geothermisch: het komt vanuit het binnenste van de aarde en is gegenereerd door een combinatie van de warmte die overblijft na de vorming van de planeet en het verval van radioactieve elementen. Deze warmte zou mogelijk convectiestromen in de subglaciale meren op gang kunnen brengen, waardoor kleine sedimentdeeltjes en zuurstof door het water worden geroerd.


Gastvrij
Mocht dit inderdaad het geval zijn, dan zou een groot deel van de subglaciale meren mogelijk microbieel leven kunnen herbergen. En dat betekent dat deze barre meren mogelijk gastvrijer zijn dan ze op het eerste gezicht lijken. Hoe waarschijnlijk het is dat subglaciale meren nog onontdekt leven herbergen? “Ik zou zeggen dat dat zeer waarschijnlijk is,” zo durft onderzoeker Louis Couston in een interview met Scientias.nl te stellen. “Het water in meren die al miljoenen jaren onder de Antarctische ijskap geïsoleerd liggen, is niet stil en bewegingsloos. De stroom is eigenlijk behoorlijk dynamisch en in ieder geval genoeg om ervoor te zorgen dat fijn sediment door het water wordt geroerd. En met zo’n dynamische waterstroom kan het hele meer bewoonbaar zijn.”

Lake Whillans
Het betekent dat de meeste subglaciale meren op Antarctische waarschijnlijk dynamische omstandigheden kennen, waardoor er mogelijk niet alleen dicht bij de zeebodem leven te vinden is, maar in het gehele meer. De vraag is natuurlijk hoe dat leven er dan precies uitziet. “Ik kan me voorstellen dat het zou kunnen lijken op de micro-organismen die zijn waargenomen in het subglaciale meer Lake Whillans,” vermoedt Couston. In dit meertje dat al vele jaren verstopt lag onder een 800 meter dik pak ijs, vonden Amerikaanse onderzoekers in 2013 levende microben. “Dit subglaciale meer ligt echter niet volledig geïsoleerd, maar is via subglaciale kanalen verbonden met de open oceaan,” vertelt Couston. Toch was het een bijzondere ontdekking, die bevestigt dat er in sommige donkere en koude gebieden microben kunnen gedijen.

Extreme omstandigheden
Maar mogelijk zijn er in diepere subglaciale meren nóg bijzonderdere microben te vinden zijn. Omdat sommige meren al miljoenen jaren van elkaar én van de atmosfeer gescheiden zijn, zou het zomaar kunnen dat het mogelijke leven in de meren ook stokoud is. En dat zou interessant inzicht kunnen verschaffen in hoe leven zich heeft aangepast en is geëvolueerd onder aanhoudende, extreme koude omstandigheden die eerder in de geschiedenis van de aarde hebben plaatsgevonden. Denk bijvoorbeeld aan een catastrofale ijstijd tijdens het Ediacarium, ook wel bekend als de sneeuwbal-aarde. “We weten dat extremofielen unieke strategieën hebben bedacht om te kunnen overleven onder barre omstandigheden,” licht Couston toe. “Denk aan een lage pH-waarde of hoge temperaturen. Extremofielen in subglaciale meren zouden mogelijk enig inzicht kunnen verschaffen over hoe het leven gedijt bij hele lage temperaturen en met beperkte hulpbronnen.”

Komende bemonstering
Ondanks dat de bevindingen uit de studie geloofwaardig klinken, is het natuurlijk nog maar de vraag of ze daadwerkelijk kloppen en of er inderdaad onontdekt leven ver onder de Antarctische ijskap te vinden is. De voorspellingen van de onderzoekers zullen echter binnenkort worden getoetst, aangezien een team uit het Verenigd Koninkrijk en Chili van plan is om in de komende jaren het subglaciale meer Lake CECs te bemonsteren. Waarom er voor dit specifieke meer gekozen is? “De matige ijsdikte van ongeveer 2,6 kilometer speelt een rol,” vertelt Couston. “Want hoe dieper je moet boren, hoe uitdagender het wordt.” De bevindingen uit de huidige studie kunnen bovendien helpen bij het bepalen van de beste plekken om naar microben te zoeken die mogelijk uniek zijn voor hun regio en al miljoenen jaren van de buitenwereld afgesloten zijn.

Hoewel dat natuurlijk al ontzettend spannend is, reiken de bevindingen uit de studie zelfs nog verder dan onze aarde. Want de studie zou zelfs inzicht kunnen verschaffen in soortgelijke meren onder de oppervlakken van ijzige manen die in een baan rondom Jupiter en Saturnus cirkelen, of de meren die mogelijk onder de zuidelijke ijskap van Mars schuilgaan. Deze subglaciale meren zijn mogelijk vergelijkbaar met die op aarde. “De bevindingen zijn veelbelovend, omdat ze aantonen dat we abstracte wiskunde en natuurkunde kunnen gebruiken om voorspellingen te doen over de toestand van moeilijk toegankelijke en moeilijk te bemonsteren omgevingen,” zegt Couston. “We hebben dit gedaan voor subglaciale meren op aarde, maar het is duidelijk dat we met vergelijkbare tools voorspellingen kunnen doen over extreme subglaciale omgevingen buiten de aarde. We hopen dan ook dat onze bevindingen laten zien dat geofysische vloeistofdynamica kan bijdragen aan astrobiologie en de zoektocht naar leven elders in het zonnestelsel.”