Sotto il ghiaccio antartico, un antico lago brulica di forme di vita che mangiano roccia. Campioni della birra fredda del lago Whillans, che giace a 2600 piedi sotto la calotta glaciale dell'Antartico occidentale, mostrano che il corpo idrico sepolto contiene quasi 4000 specie o gruppi di specie di microbi.
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La superficie del lago è stata probabilmente esposta l'ultima volta alla fine del Pleistocene, al massimo 1 milione di anni fa. Da allora le sue acque non hanno visto quasi nessuna luce solare e temperature medie intorno a -63 gradi Fahrenheit. La scoperta conferma in precedenza che la vita trova il modo di sopravvivere in ambienti così estremi e aumenta la possibilità che una qualche forma di vita possa essere viva in questo momento su lune ghiacciate attraverso il sistema solare, come Europa, la luna di Giove.
Il lago Whillans è uno dei centinaia di laghi subglaciali che persistono in Antartide. I satelliti hanno rivelato per la prima volta questi corpi idrici nascosti decenni fa. "Una domanda eccezionale è stata se l'ambiente alla base della calotta glaciale sia effettivamente adatto alla persistenza della vita microbica", spiega Brent Christner, un microbiologo della Louisiana State University di Baton Rouge.
Christner fa parte del team Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling (WISSARD), che abbraccia una varietà di istituzioni in tutto il mondo e comprende un esercito di scienziati e studenti. Dal 2009, l'equipaggio del WISSARD ha cercato di capire com'è la vita nel continente meridionale. Gli scienziati hanno iniziato a sospettare che i microbi potessero vivere sul ventre di un ghiacciaio nel 1999. Campioni di campioni del più grande lago antartico, il lago Vostok, hanno rivelato tracce genetiche di microbi congelati sul bordo della calotta glaciale. Ma c'è una possibilità che queste creature provengano da un fluido di perforazione contaminato e che rappresentino parte di un ecosistema vivente e che respira rimane in discussione. (Non importa le affermazioni straordinarie che il lago potrebbe contenere pesci.)
Alcune cose hanno reso Lake Whillans un buon sito candidato per trovare la vita subglaciale. Si trova a circa mezzo miglio sotto la superficie, rispetto alla profondità di due miglia del Lago Vostok. Il lago sfocia anche nel Mare di Ross, quindi eventuali contaminanti alla fine verranno eliminati, lasciando il lago relativamente incontaminato dopo la perforazione. Per non parlare del lago che dista solo 600 miglia dalla stazione di ricerca più vicina, il che significa che il team potrebbe guidare verso il sito piuttosto che volare.
Nel 2013, il team WISSARD è partito per l'ultimo viaggio in Antartide. Sul sito, hanno utilizzato uno speciale sistema di perforazione dell'acqua calda per scavare nel ghiaccio. Mentre la trivella scendeva, si scioglieva, filtrava, bolliva, pastorizzava e trattava il ghiaccio glaciale e lo usava come fluido sterile di perforazione. "Sarebbe come un'acqua di qualità farmaceutica", afferma Christner.
Il campeggio antartico del team WISSARD. (Reed Scherer / Northern Illinois University) 
Lo strumento del pozzo utilizzato per recuperare campioni di acqua e sedimenti dai laghi subglaciali Whillans. (Brent Christner) 
Un membro del team WISSARD osserva il foro nel sito di perforazione del lago. (Reed Scherer) 
Un campione di sedimenti dal letto del lago Whillans. (Reed Scherer / Northern Illinois University) 
Colonie di batteri coltivati da campioni d'acqua del lago Whillans. (Brent Christner) 
Un'immagine al microscopio elettronico mostra una cellula microbica con una particella di sedimento attaccata dal lago Whillans. (Trista Vick-Majors) 
Il sito di esercitazione del team WISSARD sopra il lago subglaciale Whillans in Antartide. (Brent Christner) 
Per gentile concessione della navicella spaziale Galileo della NASA, una vista della superficie ghiacciata della luna di Giove, Europa, che può ospitare un oceano oscuro e gelido sotto. Qualunque ecosistema possa vivere nei mari di Europa potrebbe assomigliare a quello trovato nell'estremo ambiente del Lago Whillans. (NASA / JPL-Caltech / SETI Institute) Una volta raggiunto il lago, hanno prelevato campioni di acqua e sedimenti dal fondo del lago. In un laboratorio sul campo, sono stati in grado di elaborare un profilo genetico e chimico dell'ambiente lacustre e dei suoi abitanti. Per capire quante specie potrebbero vivere nel lago Whillans, i ricercatori si sono concentrati su un gene che codifica per una proteina ribosoma, una delle strutture biologiche più antiche e più conservate sulla Terra. Sulla base del grado di variazione di questa sequenza genica ribosomiale, stimano che l'acqua contenga 3.931 specie o gruppi di specie, secondo quanto riportato oggi dal team Nature . Alcuni sono probabilmente nuovi alla scienza, ma solo ulteriori analisi genetiche lo diranno di sicuro.
Il team ha quindi alimentato gli organismi isolati dall'acqua del lago con diversi nutrienti in laboratorio per vedere quali tipi di bug erano attivi in questo ecosistema. In un lago in superficie, troverai molti microbi che usano l'energia della luce solare per trasformare l'anidride carbonica in composti organici più complessi, come gli zuccheri, e li usano per produrre energia. È la fotosintesi di base. Nelle profondità oscure del lago Whillans, il team ha trovato microbi che invece usano sostanze nutritive chimiche nell'acqua per riparare il loro carbonio. La maggior parte dei microbi antartici trae la loro energia dalla conversione dell'ammonio in altre forme di azoto, mentre altri ottengono la loro energia dai composti di ferro e solfuro. Tutti questi nutrienti sono stati trovati nei campioni del lago.
È qui che entra in gioco il rock-eating. Ferro e solfuri potrebbero penetrare nell'acqua da rocce macinate quando il ghiaccio glaciale si sfrega contro la roccia del continente. "In un certo senso i microbi" mangiano roccia ", sebbene in pratica si leghino alle particelle minerali e li aiutino a dissolversi", scrive Martyn Tranter, un glaciologo dell'Università di Bristol, in un editoriale di Nature . L'ammonio è probabilmente prodotto da batteri che mangiano microbi morti nel lago.
C'è ancora una serie di domande senza risposta sugli abitanti del lago Whillans e su come contribuiscono all'ecosistema dell'Oceano Antartico. Ulteriori indagini potrebbero rivelare il ruolo che queste creature subglaciali svolgono nei più grandi cicli chimici e biologici sulla Terra. Nel frattempo, altri ricercatori sono entusiasti delle implicazioni per gli oceani extraterrestri.
"Il fatto che la concentrazione e la diversità della vita rilevate in questo lago subglaciale esista significa che esiste un ottimo segno per l'esistenza della vita in Europa, anche se i dettagli sono diversi", afferma Cynthia Phillips, geologa planetaria presso l'Istituto SETI in California. Il lago Whillans non è un gemello identico agli oceani ghiacciati che si pensa esistano sotto la crosta ghiacciata della luna di Giove. La superficie di Europa è probabilmente più di sei miglia di spessore e i suoi oceani si estendono per 31 miglia oltre. Inoltre, non sappiamo ancora se gli oceani di Europa abbiano uno strato di sedimenti marini pratico e ricco di nutrienti. Ma l'ecosistema di Lake Whillans è ancora la cosa più vicina che abbiamo visto ai microbi alieni che potrebbero nuotare negli oceani molto, molto lontano.
