Содержание легких газов в конжеляционном льду озера Восток: геотермальная активность и биодоступная энергия озера
Время: 09 июня 15:00
Место: Корпус №1
Исследовано содержание легких газов- гелия и молекулярного водорода, растворенных в кернах намерзшей на ледник воды озера “Восток”. Керны извлечены с глубин 3596-3699 метров скважины 5Г-3 станции Восток, Восточная Антарктида. Лёд кернов является сверхчистым и содержит относительно малое количество растворенных газов (тип 2). Лёгкие газы собраны в стеклянные колбы в течение трех дней дегазации кернов только что поднятых из скважины. Пробы исследовались на времяпролетном масс-спектрометре (ФТИ им. А.Ф. Иоффе), на масс-спектрометрах благородных газов MAP-215-50 (LSCE, CEA Сакле, Франция) и MI 1201 (ГИ КНЦ РАН, Апатиты).
Найденное отношение изотопов гелия в пробах 3He/4He=0.185±0.06*RHeair (RHeair=1.38*10-6 - 3He/4He отношение для воздуха) находится близко к отношению, полученному с близкого диапазона глубин (3540-3608м) в работе [1] (0.2±0.07). Измеренное содержание 4He в конжеляционном льду типа 2 в среднем 89±8 нМ на литр льда. Это значение выше, чем 4He в метеорном льду 10±2 нМ/л , и выше, чем содержание в конжеляционном льду 33±3 нМ/л измеренное в работе [1]. Впервые измерено отношение легких газов H2/4He. Найденное значение Н2/4He=4.2±0.9. Из значений 4Не и Н2/4He вычислено содержание молекулярного водорода H2=379±45нМ/л.
Из отношения 3He/4He получен тепловой поток Земли в районе озера q=57.8 мВт/м2. Такое значение находится близко к тепловому потоку континентальных платформ и говорит о значительном времени с конца тектонико- магматической активности (около 100 млн. лет). Из вычисленного значения удельного потока 4He 159 нМ/м2год и отношения 3He/4He сделана оценка гидротермальной активности на уровне 0.003 л/м2год. Из отношения Н2/4He согласно модели радиолиза воды в докембрийских пародах вычислена пористость подстилающих пород 0.014%. Полученная величина находится значительно ниже средней пористости докембрийской Земной коры 0.58% [2]. Расхождение может быть связано с потреблением молекулярного водорода микроорганизмами, обитающими в трещинах и разломах коренных пород [3].
Из вычисленного значения удельного потока H21 нМ/м3год и известного удельного потребления водорода сульфатредуцирующими бактериями вычислена предельно возможная концентрация клеток в воде озера <300 клеток/мл. Из недостатка водорода, относительно незаселенных бактериями докембрийских пород, найдено значение удельного потребления водорода в Земной коре 19 мкМ/м2год и вычислена предполагаемая концентрация клеток в грунтовой воде под озером 3*104 клеток/мл.
[1] Philippe Jean-Baptiste et. al, Constraints on hydrothermal processes and water exchange in Lake Vostok from helium isotopes Letters to nature, 411, 460-462 (2001)
[2] The contribution of the Precembrian continental lithosphere to global H2 production, Lollar B.S. Nature (2014)
[3] Lin L., Hall J. , Lippmann-Pipke J. Radiolytic H2 in continental crust: Nuclear power for deep subsurface microbial communities, , El. J. EARTH SCIENCES (2005)