O Lago Vostok () é o maior dos 675 lagos subglaciais conhecidos da Antártida e o 16.º maior lago do mundo em área. O Lago Vostok está localizado no extremo sul do Polo do Frio, abaixo da Estação Vostok da Rússia, sob a superfície da camada central de gelo da Antártida Oriental, que está a acima do nível médio do mar. A superfície deste lago de água doce está aproximadamente sob a superfície do gelo, o que a coloca a aproximadamente abaixo do nível do mar.
O lago recebeu o nome da Estação Vostok, cujo nome deriva de Vostok (Восток), o nome de um sloop-of-war, que significa "Leste" em russo (o lago também está localizado na Antártida Oriental). A existência de um lago subglacial foi sugerida pela primeira vez pelo geógrafo russo Andrey Kapitsa com base em sondagens sísmicas realizadas durante as Expedições Soviéticas à Antártida em 1959 e 1964 para medir a espessura da camada de gelo. A pesquisa contínua de cientistas russos e britânicos levou à confirmação final da existência do lago em 1993 por J. P. Ridley usando altimetria a laser do ERS-1.
O gelo sobrejacente fornece um registro paleoclimático contínuo de 400.000 anos, embora a água do lago em si possa ter sido isolada por 15 a 25 milhões de anos. Como o Lago Vostok pode conter um ambiente isolado abaixo do gelo por milhões de anos, as condições podem se assemelhar às dos oceanos cobertos de gelo que se hipotetiza existirem na lua de Júpiter, Europa, e na lua de Saturno, Encélado.
Em 5 de fevereiro de 2012, uma equipe de cientistas russos concluiu o testemunho de gelo mais longo já feito, de , e perfurou o escudo de gelo até a superfície do lago. O primeiro testemunho de gelo de lago recém-congelado foi obtido em 10 de janeiro de 2013 a uma profundidade de . No entanto, assim que o gelo foi perfurado, a água do lago subjacente jorrou pelo furo de sondagem, misturando-se com o Freon e o querosene usados para evitar o congelamento do furo. Hipotetiza-se que formas de vida incomuns possam ser encontradas na camada líquida do lago, uma reserva de água fóssil. O projeto de perfuração tem sido contestado por alguns grupos ambientalistas e cientistas que argumentaram que a perfuração com água quente teria um impacto ambiental mais limitado.
Descoberta miniaturadaimagem|esquerda|Localização do Lago Vostok na Antártida Oriental O cientista russo Peter Kropotkin propôs pela primeira vez a ideia de água doce sob as camadas de gelo da Antártida no final do século XIX."Research on the Ice age", Notices of the Imperial Russian Geographical Society, 1876. Ele teorizou que a tremenda pressão exercida pela massa cumulativa de milhares de metros verticais de gelo poderia diminuir o ponto de fusão nas partes mais baixas da camada de gelo até o ponto em que o gelo se tornaria água líquida. A teoria de Kropotkin foi desenvolvida pelo glaciologista russo Igor Zotikov, que escreveu sua tese de PhD sobre este assunto em 1967.
O geógrafo russo Andrey Kapitsa usou sondagens sísmicas na região da Estação Vostok feitas durante a Expedição Soviética à Antártida em 1959 e 1964 para medir a espessura da camada de gelo. Em meados da década de 1990, Kapitsa foi convidado a participar de um simpósio sobre a Antártida pelo Scott Polar Research Institute em Cambridge e durante esse período ele percebeu que os dados coletados em suas expedições anteriores demonstravam a presença de água no gelo. A pesquisa contínua de cientistas russos e britânicos levou à confirmação final da existência do lago em 1993 por J. P. Ridley usando altimetria a laser do ERS-1.
Quando cientistas britânicos na Antártida realizaram levantamentos aéreos com radar de penetração no gelo no início da década de 1970, eles detectaram leituras de radar incomuns no local que sugeriam a presença de um lago de água doce líquida abaixo do gelo. Em 1991, J. P. Ridley, um especialista em sensoriamento remoto do Mullard Space Science Laboratory da University College London, direcionou o satélite ERS-1 para voltar seu conjunto de alta frequência para o centro da calota de gelo antártica. Os dados do ERS-1 confirmaram as descobertas dos levantamentos britânicos de 1973, mas esses novos dados não foram publicados no Journal of Glaciology até 1993. O radar baseado em satélite revelou que este corpo de água doce subglacial é um dos maiores lagos do mundo, e um dos cerca de 140 lagos subglaciais da Antártida. Cientistas russos e britânicos delinearam o lago integrando uma variedade de dados, incluindo observações de imagem de radar aérea de penetração no gelo e altimetria de radar baseada em satélite, e a descoberta do lago foi publicada na revista científica Nature em 20 de junho de 1996. Foi confirmado que o lago contém grandes quantidades de água líquida sob a calota de gelo com mais de de espessura. O lago tem pelo menos 22 cavidades de água líquida, com média de cada.
A estação que dá nome ao lago comemora o Vostok (Восток), o navio sloop-of-war de 900 toneladas navegado por um dos descobridores da Antártida, o explorador russo Almirante Fabian von Bellingshausen. Como a palavra Vostok significa "Leste" em russo, os nomes da estação e do lago também refletem o fato de estarem localizados na Antártida Oriental.
Em 2005, foi encontrada uma ilha na parte central do lago. Então, em janeiro de 2006, a descoberta de dois lagos menores próximos sob a calota de gelo foi publicada; eles são chamados de 90 Degrees East e Sovetskaya.Robin Bell and Michael Studinger, Geophysical researchers from Columbia University, published in Geophysical Research Letters Suspeita-se que esses lagos subglaciais antárticos possam estar conectados por uma rede de rios subglaciais. Glaciologistas do Centre for Polar Observation & Modelling propõem que muitos dos lagos subglaciais da Antártida estão pelo menos temporariamente interconectados. Devido à pressão variável da água em lagos individuais, grandes rios subterrâneos podem se formar subitamente e então forçar grandes quantidades de água através do gelo sólido.
História geológica
A África separou-se da Antártida há cerca de 160 milhões de anos, seguida pelo subcontinente indiano, no início do Cretáceo (cerca de 125 milhões de anos atrás). Há cerca de 66 milhões de anos, a Antártida (então conectada à Austrália) ainda tinha um clima tropical a subtropical, completa com fauna marsupial e uma extensa floresta tropical temperada.
A bacia do Lago Vostok é uma pequena feição tectônica (com ) dentro do cenário geral de uma zona de colisão continental de várias centenas de quilômetros de largura entre a Cordilheira Gamburtsev, uma cordilheira subglacial, e a região de Dome C. A água do lago repousa sobre um leito de sedimentos com de espessura, oferecendo a possibilidade de que eles contenham um registro único do clima e da vida na Antártida antes da formação da calota de gelo.
Características miniaturadaimagem|Estação Vostok Estima-se que a água do lago tenha sido selada sob a espessa camada de gelo há cerca de 15 milhões de anos. Inicialmente, pensava-se que a mesma água compunha o lago desde o momento de sua formação, dando um tempo de residência da ordem de um milhão de anos. Pesquisas posteriores de Robin Bell e Michael Studinger do Lamont–Doherty Earth Observatory da Columbia University sugeriram que a água do lago está continuamente congelando e sendo levada pelo movimento da camada de gelo da Antártida, enquanto é substituída por água que derrete de outras partes da camada de gelo nessas condições de alta pressão. Isso resultou em uma estimativa de que todo o volume do lago é substituído a cada 13.300 anos – seu tempo médio efetivo de residência.
A temperatura natural mais baixa já observada na Terra, , foi registrada na Estação Vostok em 21 de julho de 1983. A temperatura média da água é calculada em torno de ; ela permanece líquida abaixo do ponto de congelamento normal devido à alta pressão do peso do gelo acima dela. O calor geotérmico do interior da Terra pode aquecer o fundo do lago.
O Lago Vostok é um ambiente extremo oligotrófico, que se espera estar supersaturado com nitrogênio e oxigênio, medindo de nitrogênio e oxigênio por de água, ou seja, 50 vezes maior do que as encontradas tipicamente em lagos de água doce comuns na superfície da Terra. O peso e a pressão em torno de da calota de gelo continental sobre o Lago Vostok são estimados como contribuintes para a alta concentração de gás.
Além de se dissolver na água, o oxigênio e outros gases ficam presos em um tipo de estrutura chamada clatrato. Nas estruturas de clatrato, os gases são encerrados em uma gaiola de gelo e se parecem com neve compactada. Essas estruturas se formam nas profundezas de alta pressão do Lago Vostok e se tornariam instáveis se trazidas à superfície.
Em abril de 2005, pesquisadores alemães, russos e japoneses descobriram que o lago tem marés. Dependendo da posição do Sol e da Lua, a superfície do lago sobe cerca de . O lago está em completa escuridão, sob de pressão, e espera-se que seja rico em oxigênio, portanto, especula-se que quaisquer organismos que habitam o lago possam ter evoluído de uma maneira única para este ambiente. Há uma anomalia magnética de 1 microtesla na costa leste do lago, abrangendo . Os pesquisadores hipotetizam que a anomalia pode ser causada por um afinamento da crosta terrestre naquele local.
Microrganismos vivos da espécie Hydrogenophilus thermoluteolus foram encontrados em perfurações profundas de núcleos de gelo do Lago Vostok; eles são uma espécie existente que vive na superfície. Isso sugere a presença de uma biosfera profunda utilizando um sistema geotérmico do leito rochoso que circunda o lago subglacial. Há otimismo de que a vida microbiana no lago possa ser possível apesar da alta pressão, frio constante, baixo aporte de nutrientes, alta concentração potencial de oxigênio e ausência de luz solar. A lua de Júpiter, Europa, e a lua de Saturno, Encélado, provavelmente também abrigam lagos ou oceanos abaixo de uma espessa crosta de gelo. Qualquer confirmação de vida no Lago Vostok pode fortalecer a perspectiva da presença de vida em luas geladas.
O Lago Vostok mede de comprimento por de largura em seu ponto mais largo, cobre uma área de tornando-o o 16.º maior lago por área de superfície. Com uma profundidade média de , tem um volume estimado de , tornando-o o 6.º maior lago por volume.
Pesquisa miniaturadaimagem|Testemunhos de gelo perfurados na Estação Vostok, que aparece ao fundo Pesquisadores que trabalham na Estação Vostok produziram um dos testemunhos de gelo mais longos do mundo em 1998. Uma equipe conjunta russa, francesa e americana perfurou e analisou o testemunho, que tem de comprimento. Amostras de gelo de testemunhos perfurados perto do topo do lago foram avaliadas como tendo até 420.000 anos. A suposição é que o lago foi selado da superfície desde que a camada de gelo foi formada há 15 milhões de anos. A perfuração do testemunho foi deliberadamente interrompida aproximadamente acima do limite suspeito entre a camada de gelo e as águas líquidas do lago. Isso foi para evitar a contaminação do lago com a coluna de 60 toneladas de Freon e querosene usados para evitar que o furo desabasse e congelasse.
Deste testemunho, especificamente de gelo que se acredita ter se formado a partir do congelamento da água do lago na base da camada de gelo, foram encontrados micróbios extremófilos, sugerindo que a água do lago sustenta vida. Os cientistas sugeriram que o lago poderia possuir um habitat único para bactérias antigas com um pool genético microbiano isolado contendo características desenvolvidas talvez há 500.000 anos.
miniaturadaimagem|esquerda|Corte transversal artístico da perfuração do Lago Vostok