Россия пробила Антарктиду до озера

Российские ученые достигли поверхности подледного озера Восток, находящегося в Антарктиде на глубине 4000 метров. Процесс бурения проходил более 20 лет. Теперь исследования озера будут продолжены в декабре 2012 года, когда в Антарктиде наступит лето.

История открытия озера Восток

Существование этого озера, как и других подлёдных озёр, было предсказано (опираясь на данные исследований и теоретические обоснования) А. П. Капицей ещё в 1955—1957 годах, но считается, что само открытие произошло относительно недавно, в 1996 году, совместными усилиями российских и британских полярников.

Теоретические обоснования

Мысль о том, что при очень большой толщине ледника температура у его нижней границы может стать равной температуре плавления льда, известна с конца XIX века. Она следовала из представлений П. А. Кропоткина, полагавшего, что в толще крупных, холодных сверху ледников, где не сказываются временные колебания температуры, последняя линейно повышается с глубиной, как это происходит в скважинах, пробурённых в других горных породах.

Исходя из этого положения, уже в 1950-х годах океанолог Н. Н. Зубов ввёл понятие критической толщины ледника, при которой у его дна достигается температура плавления льда (при соответствующем давлении). Он был первым, кто высказал предположение о том, что необычайно большая толщина ледниковых щитов в удалённых от берегов местах, обнаруженная при первых сейсмических исследованиях ледников в Антарктиде, может послужить причиной существования воды в нижних частях, даже когда температура льда на поверхности очень низка.

В 1955 году английский гляциолог Гордон Робин опубликовал ставшую классической работу, в которой показал, что поле температуры формируется в толстых антарктических ледниках под сильным воздействием вертикального переноса холода опускающимися вниз частичками льда, и отнюдь не линейно. Поэтому использовать подход Зубова для оценки условий в глубинах таких ледников нельзя.

В 1961 году И. А. Зотиковым были проведены теплофизические расчёты, основанные на решении уравнения теплопроводности в леднике, рассматриваемом как движущаяся жидкость. Учтён был и конвективный перенос холода сверху вниз. На этой основе проанализированы данные о ледниковом покрове центральной части Восточной Антарктиды, полученные в первых четырёх советских антарктических экспедициях (САЭ), и показано, что по профилю от станции Мирный к станции Восток и далее к Южному географическому полюсу центральные области ледникового покрова Антарктиды находятся в условиях, когда отвод тепла от нижней поверхности ледника вверх из-за большой его толщины очень мал. В связи с этим часть геотермического потока должна постоянно затрачиваться на непрерывное таяние у границы лёд — твёрдое ложе. В тех же работах было приведено рассчитанное из указанных выше соображений поле температур по всей толщине льда под станцией Восток и показано, что температура льда у его нижней границы равна температуре плавления (−2 °C) при давлении у ложа более 300 атмосфер. Вывод: талая вода в виде сравнительно тонкой плёнки выдавливается в те места, где толщина ледника меньше, и намерзает там вновь, двигаясь к краям ледника уже в виде льда. В отдельных углублениях подлёдного ложа эта вода может скапливаться в виде озёр под самой толстой центральной частью Антарктического ледяного щита.

Таким образом, возникла гипотеза, что подо льдом Антарктиды, на площади, почти равной площади Европы, разливается море пресной воды. Она должна быть богата кислородом, который доставляют постепенно опускающиеся в глубины верхние слои льда и снега. И очень может быть, что в этом подледниковом озере есть жизнь. Была составлена расчётная карта областей непрерывного таяния у ложа в центральной части ледникового покрова Антарктиды. Из карты следовало, что станции Восток, Амундсен-Скотт, Берд находятся в областях, где идёт непрерывное донное таяние, и можно ожидать, что здесь существуют подледниковые озера.

Впервые реальное подтверждение гипотезы И. А. Зотикова были получены в результате бурения самой глубокой в 1960-е годы скважины (два с лишним километра) на американской станции Берд, которая относилась к области, где должно было происходить подледниковое таяние. Когда бур достиг дна ледника, в скважину хлынула пресная вода.

Признание факта постоянного донного таяния и подледниковой воды в центральной части Антарктиды в дальнейшем создало новые подходы к реконструкции четвертичных ледниковых покровов, поискам скоплений полезных ископаемых (в особенности нефти и газа), выдавливаемых к краям ледников водой, оно стало главным теоретическим фактором отклонения проекта захоронения радиоактивных отходов на дне ледникового покрова в Центральной Антарктиде.

Сейсмическое зондирование в районе станции Восток

Сейсмическое зондирование ледникового щита под станцией Восток, проведённое под руководством А. П. Капицы в 1959 и 1964 годах позволило определить его толщину. При этом оказалось, что помимо главного пика отражения от дна ледника в приёмном сигнале выявлялся ещё один. Тогда он был интерпретирован как отражение от нижней границы слоя осадочных пород под ледником. Позже возникло предположение, что это был сигнал отражения от границы льда с водой.

Российская антарктическая экспедиция по бурению подледного озера Восток успешно завершилась: на выходных ученые достигли поверхности озера. Об этом «Газете.Ru» сообщили источники в ФГБУ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ) и Полярной морской геологоразведочной экспедиции» (ПМГРЭ).

В настоящее время в ААНИИ начальник российской антарктической экспедиции Росгидромета Валерий Лукин, вернувшийся накануне из Антарктиды, докладывает об успешном завершении бурения.

Открытие озера Восток — одно из крупнейших географических открытий второй половины XX века. Это озеро уникально тем, что находилось в изоляции от земной поверхности на протяжении сотен тысяч, а то и нескольких миллионов лет. Естественным изолятором озера служил и служит четырёхкилометровый ледяной панцирь над ним. Как полагают учёные, в водах озера могут обитать живые организмы, ибо в нём имеются все необходимые для жизни факторы.

«Мы с коллегами, которые работают в районе озера Восток, примерно так себе это представляем: озеро – это открытие международного коллектива, куда входят российские, американские и британские учёные, — рассказал сайту STRF.ru начальник ПМГРЭ, почётный полярник Валерий Масолов. — В июле 1994 года на открытой конференции научного комитета по антарктическим исследованиям SCAR в Риме Андрей Петрович Капица сделал первое публичное сообщение об этом природном феномене. Отсчёт мы ведём с этой даты. А в 1995 году международный коллектив учёных, куда вошёл и Капица, в британском журнале Nature сделал первую научную публикацию».

Бурение льда с целью палеоклиматических исследований на базе станции Восток было начато в 1989 году исследователями совместной экспедиции советских, французских и американских учёных.

Начиная с глубины 3539 м, достигнутой к 1996 году, химический и изотопный состав льда и его кристаллографическая структура существенно изменились — оказалось, что этот лёд представляет собой замороженную воду подлёдного озера.

Задержка была вызвана в том числе и беспокойством иностранных ученых в связи с тем, что при бурении использовался антифриз на основе керосина, чтобы скважина не замерзала при температурах до минус 90 градусов. Этот антифриз мог привести к загрязнению вод подледного озера и погубить микрофауну, если она там имеется. Однако, как заявил Валерий Лукин, руководитель российского проекта, были приняты все меры предосторожности, чтобы не допустить загрязнения. В частности, технология бурения была апробирована в схожих условиях в Гренландии.

Сезонные работы 57-й российской антарктической экспедиции (РАЭ) по бурению льда над озером Восток начались 2 января 2012 года.

«Одновременно идёт бурение, гляциологи и биологи выдвигают свои предположения, в ледяном покрове обнаруживают определённые микроорганизмы, которым там вообще-то не место.

Каждое предположение надо доказывать. Мы опираемся на фактурный материал, американцы больше моделируют, — рассказывал Валерий Масолов о ходе работ. — Фантазии у них самые необыкновенные, благо современные компьютеры предоставляют возможности моделировать всё что хочешь. Мы стараемся сначала проводить измерения с помощью геофизических методов и только потом моделировать».

Все работы этого сезона планировалось завершить 5 февраля, после соприкосновения буровой установки с водной толщей озера и выполнения комплекса специальных работ, что в итоге и произошло.

Теперь в Антарктиде начинается длительная десятимесячная зима, которая делает невозможными работы по исследованию озера. Специалисты вернутся к продолжению исследований лишь в декабре 2012 года, чтобы добыть образцы свежезамороженной воды озера, прошедшей в скважину, и исследовать их.

Стоит отметить, что предстоящему завершению бурения озера Восток иностранные СМИ на минувшей неделе уделили внимание чуть ли не больше, чем российские. Так, исследователь Университета Монтана (США) Джон Приску дал много комментариев различным изданиям, рассказывая о важности предстоящего события. Правда, с одним из таких комментариев произошел казус: в результате ряд СМИ сообщил со ссылкой на Приску о том, что российская экспедиция по бурению озера Восток пропала и уже пять дней не выходит на связь. В итоге ученому пришлось выступить со специальным заявлением, в котором он сообщил, что не говорил ничего подобного. Что касается процесса бурения, то Приску на вопрос, хотел бы он оказаться на месте бурения в момент достижения поверхности озера, ответил так: «Да, я бы хотел там быть. Но думаю, я бы все равно стоял в ста метрах от скважины».