Антарктида — континент, почти полностью покрытый льдом. Поэтому его геологию невозможно изучать напрямую, только по косвенным измерениям. Одно из них — определение содержания различных газов в антарктических льдах. Участки земной коры разного возраста и уровня вулканической активности выделяют разные количества неона и гелия. Более того, соотношение радиоактивных и «обычных» изотопов этих элементов также зависит от характеристик их источника.
Поэтому авторы новой работы определили концентрацию двух изотопов гелия — радиоактивного 3He и нерадиоактивного 4He в образцах льда, расположенных на 2−162 метра выше уровня воды в озере Восток — то есть на 3767−3607 метров в глубь ледника, на поверхности которого расположена исследовательская станция «Восток». Из предыдущих работ известно, что изотопный состав льда над озером зависит от глубины, на которой он находится. В месте бурения лед с глубины до 3539 метров по изотопному составу практически не отличается ото льда на самой поверхности. Ниже этой точки содержание многих веществ, в том числе гелия, в нем резко меняется. Из этого геологи делают вывод, что состав льда ниже 3539 метров соответствует составу жидкой воды озера Восток.
Керны получали во время работ по бурению ледника над озером в 2006—2012 годах. Всего ученые проанализировали состав 24 образцов льда. Главным образом исследователей интересовало соотношение двух изотопов гелия в них. Больше радиоактивного 3He по отношению к нерадиоактивному 4He выбрасывают на поверхность молодые геологические провинции, на которых наблюдается вулканическая активность. Они же отдают в атмосферу больше тепла (его количество, выделенное за определенный период времени, измеряется в милливаттах на квадратный метр). В смеси газов, источником которых служат старые геологические провинции без заметной вулканической активности, соотношение радиоактивных изотопов меньше.
Общую концентрацию изотопов гелия в воде озера авторы статьи оценили в 132 наномоль на литр. Химический анализ показал, что доля 3He в ледяных кернах, изотопный состав которых предположительно совпадает с составом воды озера Восток, невелика. Это означает, что геологическая провинция, лежащая под водоемом, имеет значительный возраст, и вулканической активности на ней нет. Зная зависимость количества радиоактивного гелия от возраста провинции, авторы работы рассчитали, сколько тепла она выделяет: 51 милливатт на квадратный метр. Такие показатели типичны для остывших геологических провинций. Близкое значение для участка территории Антарктиды вблизи озера Восток было получено в исследованиях теплоотдачи геологических провинций материка методом спутниковой магнитной съемки.
Озеро Восток расположено в районе одноименной исследовательской станции в Антарктиде на 77 градусах южной широты и 105 градусах восточной долготы. Площадь его поверхности составляет около 15 000 квадратных километров, что делает Восток самым крупным известным на данный момент подледным озером. Глубину этого водоема оценивают в 1200 метров. Сверху Восток закрыт ледником, толщина которого составляет до 4500 метров. Еще до открытия озера в 1996 году его существование предсказали исходя из предположения, что в нижней части очень толстого ледника температура может быть выше нуля. Либо давление там настолько высоко, что возможно наличие жидкой переохлажденной воды. Рядом со станцией «Восток» к воде озера пробурили скважину. Толщина ледника в точке бурения составляет 3769 метра. Озеро интенсивно изучают, так как оно может дать информацию о формирования континента Антарктида. Кроме того, оно многие миллионы лет было изолировано от поверхности Земли и, вероятно, содержит в себе уникальные живые организмы.
