El es el más grande de los casi 400 lagos subglaciales conocidos de la Antártida. El lago está situado en el llamado polo del frío, ubicado debajo de la base rusa Vostok, a unos 3748 m de la superficie de la placa de hielo de la Antártida Oriental, aislado del exterior y protegido de la atmósfera. La superficie de este lago de agua dulce está aproximadamente 4000 m bajo la superficie del hielo, lo que la sitúa a unos 500 m bajo el nivel del mar. Mide 250 km de largo por 50 km de ancho en su parte más amplia, y cubre un área de 12 500 km² y una profundidad promedio de 432 m. Tiene un volumen estimado de 5400 km³. El lago se divide en dos cuencas profundas por una cresta. El agua líquida sobre la cresta tiene unos 200 metros de profundidad, en comparación con los casi 400 metros en la cuenca septentrional y 800 metros de profundidad en la meridional.
El nombre del lago proviene de la base científica Vostok, que a su vez lleva el nombre de un barco, la corbeta Vostok (Восток), que significa «oriente» u «este» en ruso. La existencia de un lago subglacial en la región de Vostok la sugirió por primera vez el geógrafo ruso Andréi Kapitsa, a partir de sondeos sísmicos realizados durante las expediciones antárticas soviéticas entre 1959 y 1964 para medir el espesor de la capa de hielo. Una posterior investigación dirigida en 1993 por científicos rusos y británicos llevó a la confirmación definitiva de la existencia del lago por , utilizando el altímetro láser ERS-1. El hielo que cubre la superficie proporciona un registro paleoclimático continuo de 400 000 años, aunque la masa de agua propia del lago se pudo haber aislado hace unos 15 a 25 millones de años. El 5 de febrero de 2012, un equipo de científicos rusos extrajo la muestra de hielo más larga hasta hoy, de 3768 m, y perforaron el escudo de hielo en la superficie del lago.
La primera muestra de agua recién congelada se obtuvo el 10 de enero de 2013, a una profundidad de 3406 m. Pero, tan pronto como se perforó la capa de hielo, el agua del lago subyacente brotó del pozo y se mezcló con el freón y el queroseno utilizado para mantener frío el pozo. En enero de 2015, se perforó un nuevo pozo «limpio» y se obtuvo una muestra de agua supuestamente virgen. El equipo ruso planeó hacer descender una sonda al interior del lago para recoger muestras de agua y sedimentos del fondo. La hipótesis del equipo es que se podrían encontrar formas insólitas de vida en la capa líquida del lago, una reserva de agua fósil. El lago contiene un ambiente sellado bajo el hielo durante millones de años, en unas condiciones probablemente parecidas a las del océano cubierto de hielo de la luna Europa de Júpiter o de Encélado de Saturno.
Descubrimiento miniaturadeimagen|izquierda|upright=.75|Andréi Kapitsa afirmó la existencia del lago en las conclusiones de las primeras expediciones soviéticas a la zona. El científico ruso Piotr Kropotkin fue el primero en proponer la existencia de agua dulce bajo las capas de hielo de la Antártida a finales del . Teorizó que la enorme presión ejercida por la masa acumulada de miles de metros de hielo podría aumentar la temperatura en las partes inferiores de la capa de hielo hasta el punto que se derretiría. La teoría de Kropotkin fue desarrollada por el glaciólogo ruso , quien escribió su tesis de doctorado sobre este tema en 1967.
El geógrafo ruso Andréi Kapitsa utilizó sondeos sísmicos en la zona de la estación Vostok, construida durante la Expedición Antártica Soviética entre 1959 y 1964 para medir el espesor de la capa de hielo. Kapitsa fue el primero en sugerir la existencia de un lago subglacial en la región, y una investigación posterior confirmó su hipótesis.
A principios de 1970, unos científicos británicos realizaron sondeos aéreos con radar de penetración de hielo y detectaron lecturas inusuales en un sitio que sugería la presencia de un lago de agua dulce líquida bajo la capa de hielo. En 1991, Jeff Ridley, un especialista en teledetección, junto al Laboratorio de Ciencia Espacial Mullard del University College de Londres, dirigió el satélite ERS-1 para obtener un rayo de alta frecuencia hacia el centro de la capa de hielo antártica. Los datos del ERS-1 confirmaron los hallazgos de la investigación británica de 1973, pero estos nuevos datos no se publicaron en el Journal of Glaciology hasta 1993. El radar espacial reveló que este cuerpo subglacial del agua dulce es uno de los lagos más grandes del mundo, y uno de unos 140 lagos subglaciales de la Antártida. En 1996, un grupo de científicos rusos y británicos delinearon el lago al integrar una variedad de datos, como observaciones de un radar de penetración de hielo aerotransportado y altimetría de radar espacial. Se confirmó que el lago contiene grandes cantidades de agua líquida bajo una capa de hielo de más 3 km de espesor. El lago posee al menos veintidós cavidades de agua líquida, cada una de 10 km en promedio.
El nombre del lago proviene de la base Vostok, que a su vez lleva el nombre de un barco sloop-of-war de 900 toneladas, el Vostok (Восток), comandado por uno de los descubridores de la Antártida, el almirante y explorador ruso Fabian Gottlieb von Bellingshausen. La palabra Bосток significa «oriente» u «este» en ruso, y el nombre de la estación y el lago hacen referencia al hecho de que se encuentran en la parte oriental del continente. En 2005, se encontró una isla en el centro del lago. Después, en enero de 2006, se publicó el descubrimiento de dos lagos cercanos y más pequeños bajo la capa de hielo; se nombran 90°E (90 Grados Este) y Sovétskaya. Se sospecha que estos lagos pueden estar conectados por una red de ríos subglaciales. Unos glaciólogos del Centro para la Observación y Modelado Polar propusieron que muchos de los lagos subglaciales de la Antártida están, al menos, temporalmente interconectados. Debido a la variación de la presión de agua entre los lagos individuales, pueden formarse repentinamente grandes ríos subterráneos y luego forzar amplios volúmenes de agua a través del hielo sólido.
El agua que contiene es muy antigua, con un tiempo de residencia medio de un millón de años, que contrasta con los seis años del lago Ontario. Esto implica que una misma molécula de agua tarda en renovarse y abandonar el entorno una media de un millón de años, una tasa de renovación muy inferior a la de los lagos comunes (50 a 100 años) e incluso a la de las masas oceánicas (unos 3200 años), en comparación el agua del subsuelo se renueva cien veces más rápido (10 000 años).
Historia geológica África se separó de la Antártida hace unos 160 millones de años, seguida por el subcontinente indio, en el Cretácico Inferior (unos 125 millones de años atrás). Hace unos 66 millones de años, la Antártida (entonces conectada con Australia) tenía un clima tropical o subtropical, una fauna marsupial y un extenso bosque templado húmedo.
La cuenca del lago es pequeña (50 km de ancho) y con características tectónicas dentro una zona de 100 km de varias colisiones continentales entre la cordillera Gamburtsev, una cordillera subglacial y la región del Domo C. El agua del lago se aloja en un lecho de sedimentos de 70 m de espesor, que ofrece la posibilidad de contener un registro climático único y la vida en la Antártida antes de que se formara la capa de hielo.
Características miniaturadeimagen|Base Vostok. Se estima que el agua del lago quedó sellada bajo una gruesa capa de hielo hace unos 15 millones de años. Inicialmente se pensó que dicho cuerpo de agua existía bajo el lago desde el momento de su formación, lo que da un tiempo de residencia de alrededor de un millón de años. No obstante, la investigación posterior de Robin Bell y Michael Studinger (del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia) concluyó que el agua del lago es de congelación continua y que se deja llevar por el movimiento de la capa de hielo de la Antártida, aunque es reemplazada por agua fundida de otras partes de la capa de hielo en condiciones de alta presión. De acuerdo con esto, se estima que todo el volumen del lago se sustituye cada 13 300 años —un tiempo de residencia promedio—.
La temperatura más fría registrada en la Tierra, -89 °C, se registró en la base Vostok el 21 de julio de 1983. En cuanto las razones por las que permanece líquida en el lugar más frío del planeta, se han sugerido diversas hipótesis. La primera asegura que la temperatura promedio del agua sería de -3 °C; sigue estado líquida por debajo del punto de congelación normal debido a la alta presión (360 atm) provocada por el peso del hielo encima de ella. Su solidificación no es posible (a esa temperatura), pues el hielo se funde con la presión. La segunda teoría afirma que el calor geotérmico del interior de la Tierra calienta las rocas bajo el lago, o que la cubierta de hielo, que es un mal conductor de calor, podría actuar como una manta aislante, protegiéndolo de las frías temperaturas de la superficie. Otra posibilidad es que el lago no haya tenido tiempo de congelarse después de un período templado que finalizó hace alrededor de 5000 años.
El lago es un entorno oligotrófico extremo, y se espera que esté sobresaturado de nitrógeno y oxígeno, con unos 2.5 L de nitrógeno y oxígeno por cada 1 kg de agua; es decir que tiene unas concentraciones cincuenta veces más altas que las que normalmente se encuentran en los lagos de agua dulce ordinarios de la superficie terrestre. Se calcula que el peso y la presión absoluta llegan a los 345 bares en la capa de hielo continental sobre el lago; esto contribuye a la alta concentración de gas. Aparte de disolverse en el agua, el oxígeno y otros gases quedan atrapados en un tipo de estructura llamado clatrato. En estas estructuras, los gases están encerrados en una jaula helada y se observan como nieve compactada. Estas se forman en las profundidades del lago a una alta presión y serían inestables si llegaran a la superficie.
En abril de 2005, investigadores alemanes, rusos y japoneses descubrieron que el lago también posee mareas. Dependiendo de la posición del Sol y la Luna, la superficie se eleva entre 12 mm. El lago se encuentra bajo una oscuridad absoluta, a una presión de 355 bares y con un ambiente rico en oxígeno, por lo que los investigadores especulan que los organismos que habitan en el lago podrían haber evolucionado de una manera única y que la fluctuación de la superficie tiene el efecto de una bomba que mantiene circulando el agua. A partir del 2001, un grupo de científicos estadounidenses comenzó a sobrevolar el lago Vostok a baja altura para estudiar su actividad magnética. Durante estos sobrevuelos, se descubrió una poderosa anomalía magnética de 1 µT en el extremo oriental del lago, que abarca 105 x 75 km. Los investigadores suponen que la anomalía podría ser causada por un adelgazamiento de la corteza terrestre en ese lugar.
Se han encontrado algunos microorganismos, como Hydrogenophilus thermoluteolus, viviendo en los núcleos de hielo extraídos de la profundidad; son especies que residen solo en estas superficies. De acuerdo con lo anterior, los estudiosos sugieren la presencia de una biosfera profunda que habita un sistema geotérmico en el lecho de roca que rodea el lago subglacial. También proponen que es posible que haya vida microbiana en el lago a pesar de la presión alta, el frío constante, el bajo aporte nutricional, la concentración potencialmente elevada de oxígeno y la ausencia de la luz solar. En ese sentido, Europa, una luna de Júpiter, y Encélado de Saturno podrían albergar lagos u océanos bajo una gruesa capa de hielo. La posibilidad de vida en el interior del lago Vostok podría reforzar la teoría de presencia de vida en los satélites naturales helados.
Investigaciones