[personal profile] nikanora
Оригинал взят у [livejournal.com profile] realcorwin в Подледниковое озеро
первую часть читать - Арктический климат

6 февраля 2012 года  на станции Восток в Антарктиде наши ученые на глубине
3,768 тысячи метров завершили бурение и достигли поверхности
подледникового озера Восток: - http://eco.ria.ru/discovery/20120206/558471210.html
Инфографика: "Озеро Восток" - http://eco.ria.ru/ecoinfogr/20110201/328989174.html


В связи с этим замечательным событием публикую десятилетней давности беседу с Гордоном Игоря Зотикова, члена-корреспондента РАН, главного научного сотрудника Института географии РАН и Владимира Котлякова, академика РАН, директора Института географии РАН. 

Александр Гордон. Сегодня речь пойдет об удивительном феноменальном природном объекте, который расположен под толщей льда в три километра семьсот метров в самом сердце Антарктиды. Это подледное ледниковое озеро. Мы, то есть сначала Советский Союз, потом Россия в содружестве с другими странами добу-рились почти до входа в это озеро. И остановились. Почему?

Владимир Котляков. Озера, о котором мы сегодня будем говорить, еще нет на картах. А совсем недавно о нем еще ничего не знали. И это, пожалуй, одно из самых крупных географических открытий нашего времени. Многие думают, что вся Земля давно исследована, но это не так. В наше время совершаются географические открытия. И одно из самых ярких случилось в 60-х годах прошлого века в самом центре Антарктиды.

Когда организовывали станцию Восток в 1957 году, то выбрали место на Южном геомагнитном полюсе. Но нам, советским исследователям того времени, повезло — станция оказалась на полюсе холода Земли. А впоследствии именно здесь было обнаружено самое крупное озеро, находящееся под колоссальной толщей материкового льда.

Но открытие это, конечно, произошло не сразу. Оно было сделано, как мы говорим часто, «на кончике пера». И автор его, Игорь Алексеевич Зотиков — вот он, скажи, пожалуйста, как ты это сделал?

Игорь Зотиков. Озеро, которое сейчас называется «Восток», конечно, я не открыл. Открыла его, если так можно выразиться, совместная работа советских и английских исследователей. И мне просто посчастливилось одному из первых сказать о том, что в центральной части Антарктиды, там, где лед наиболее толстый и его мощность превышает два-три километра, ледяная шуба обладает такой теплозащитной способностью, что очень маленький поток тепла, который постоянно идет из-под Земли, не может пройти весь насквозь и уйти в окружающее пространство.

И если мы рассматриваем так называемые стационарные условия, то обязательно нужно допустить, что на границе между льдом и скальной породой внизу должно существовать непрерывное таяние, которое часть этого тепла отнимает. И вот, по расчетам, оказалось, что область непрерывного таяния льда занимает тысячи квадратных километров в центральной части Антарктиды.

Но в 70-х и 80-х годах такое «непрерывное таяние льда» на его нижней границе, оказалось как бы «табу» для гляциологов, психологическим «табу».

А я пришел в гляциологию как физик, бросив ракетную технику в самый разгар своей работы. В своей кандидатской диссертации я показал, что первая ракета, которая не могла долететь до земли, разваливалась в воздухе из-за плавления, разрушения головной части изделия об ударную волну воздуха. Вот это и был процесс «таяния на границе» между жидкостью (или газом) и твердым телом, как это случается, когда падают метеориты, а теперь и космические ракеты.

И когда начались первые советские экспедиции в Антарктиду, а я только что защитил кандидатскую диссертацию, в которой показал, как разрушаются ракеты, возвращающиеся из Космоса на Землю, то я ушел совсем в другую науку. И было это в 1957 году.

Александр Гордон. И вот пришел молодой человек в Институт географии, чистый физик, наниматься на работу — хочу, говорит, просто посмотреть Антарктиду, как это случалось со многими в то время. И, придя в географию, он очень быстро сумел применить свои разработки, связанные с космическими изделиями, к географическим проблемам.

Игорь Зотиков. Да, для меня центральная часть Антарктиды была полной аналогией с тем, чем я занимался в космической технике, потому что в так называемом безразмерном виде уравнения, которые определяют подобные процессы, в обоих случаях оказались абсолютно одинаковыми.

И в начале 1960-х годов появилась статья, сначала по-русски, а через два года по-английски, где было написано, что в Центральной Антарктиде должно идти таяние подо льдом на протяжении всего года. И поскольку именно тогда была открыта станция Восток, расчеты естественно были сделаны для этой станции, как раз для того места, где лежит огромное озеро.

А дальше начались всякие неожиданные наблюдения. В нашей антарктической авиации был штурман по фамилии Робинсон, сын англичанина и русской матери. Однажды, летая над Антарктидой, он заметил, что в определенных местах, при очень низком положении Солнца, от поверхности льда возникает совершенно необычное отражение. И он написал заметку в 10 строчек об этом необычном природном явлении. И происходило это, как потом мы поняли, именно в том месте, где впоследствии обнаружили подледниковое озеро. То есть уже тогда, каким-то особым чутьем, штурман сделал это неожиданное наблюдение и как бы увидел совершенно иную поверхность, непохожую на все остальное.

Итак, две первых статьи были написаны. Но многие гляциологи тогда говорили, что этого быть не может. В те годы я зимовал в Антарктиде, сначала на советской станции, а потом на американской, и познакомился там с бурильщиками. В то время, в середине 1960-х годов, в области бурения льда Соединенные Штаты были впереди всех, и они как раз собирались бурить лед в районе американской станции Бёрд, которая, согласно моим расчетам, находилась как раз в том месте, где должно было происходить непрерывное таяние льда. Я говорю им: «Будьте осторожны, если вам удастся пробурить насквозь весь лед и добраться до коренного ложа». Но американские ребята считали, что и без меня они все знают.

В эти годы я написал докторскую диссертацию и защищал ее в Арктическом институте в Ленинграде, потому что опасался устраивать защиту в Москве, где работал главный гляциолог того времени Петр Шумский. Он был главным моим оппонентом, твердившим: «Этого не может быть!» Шумский написал отрицательный отзыв на мою диссертацию на 30 страницах, который во время защиты по очереди читали два читчика, потому что по условиям ВАКа того времени отрицательный отзыв должен быть прочитан целиком.

Но к тому времени американцы прошли сквозь толщу льда два с лишним километра, и неожиданно их оборудование на дне скважины уперлось в слой воды, которая хлынула в скважину, и, разрушив все оборудование, поднялась на 60 метров и замерзла.

Была жуткая драма, потому что буровое оборудование было сделано в Лаборатории холодных районов, принадлежащей армии США. Разъяренное военное начальство прекратило программу и разогнало всех этих бурильщиков, а оборудование было разворовано и распродано за бесценок.

И американцы прислали мне телеграмму: «Дорогой Игорь, ты знаешь, ты оказался прав — вода-то подо льдом есть». И эта телеграмма пришла как раз ко времени защиты моей диссертации. На Ученом совете после отрицательного 30-страничного отзыва ученый секретарь зачитал телеграмму из Соединенных Штатов, в которой говорилось, что вода-то там есть. И это решило судьбу не только мою, но, я думаю, и всей этой идеи.

Прошло еще несколько лет, центр этих исследований переместился в Англию и в Советский Союз, где начала претворяться в жизнь серьезная буровая программа, занявшая место бывшей американской, которая мгновенно превратилась в руины. Именно на этих руинах начала подниматься наша буровая программа, и уже через несколько лет мы стали непревзойденными буровиками.

Владимир Котляков. В 1970-х годах мы начали бурение глубокой скважины на станции Восток, и тогда возникла идея совместных работ. Был учрежден так называемый Международный антарктический гляциологический проект, и меня назначили в руководство этого проекта уполномоченным представителем от Советского Союза.

Именно в эти годы началось плодотворное сотрудничество с англичанами, которые тогда имели особые достижения в радиозондировании льда. У них было дистанционное оборудование, позволявшее получать отражения радиолуча от толщи льда во время полета над ледником на самолете. Эти отражения оказались разными. Вместе с обычными, которые получают, когда радиолуч отражается от твердой породы, были отражения и совсем другого рода, когда сигнал приходит от границы льда и воды.

И вот тогда впервые появился термин «подледные озера». Его предложили англичане из Кембриджа, оборудование которых и позволило получить эти необычные сигналы.

Игорь Зотиков. Но опять нам повезло. В то время Полярный институт в Кембридже возглавлял Гордон Робин, мой старинный, идейный друг. Он, так же как и я, был теплофизиком и занимался тепловыми расчетами. Именно он первым обратил внимание на то, что когда самолеты в плохую погоду совершают посадку на ледник, иногда случаются аварии. По радиолокационному прибору (радиовысотомеру), который всегда есть на борту самолета, получается, что до поверхности льда еще далеко, а на самом деле вдруг лыжи самолета ударяются о землю, и случаются катастрофы.

И Гордон Робин объяснил причину этого явления: радиолучи проходят насквозь толщу льда и отражаются от нижней границы ледника, а не от поверхности лед-воздух. И вот, используя эту идею, он и создал методику радиозондирования ледника.

Но была еще одна проблема: нужно было делать привязку самолета к местности, а ведь в Центральной Антарктиде нет никаких зрительных ориентиров. И вот точкой, за которую цеплялся Робин, стала станция Восток, координаты которой были точно известны. Поэтому почти все полеты прокладывались через станцию Восток, чтобы точно зафиксировать положение самолета на приборах и внести все необходимые поправки в штурманский курс самолета. А на обратном пути нужно было опять пролететь над станцией Восток и снова внести поправки. И поэтому большинство полетов в Центральной Антарктиде было приурочено к станции Восток. Именно в этих местах, недалеко от станции Восток, он обнаружил огромное количество таких водных отражений.

Так случилось, что однажды я возвращался после работы с американцами домой, в Советский Союз, через станцию Мак-Мёрдо и встретился здесь с Гордоном Робином, самолет которого приземлился на этой американской станции. Тогда он мне и рассказал о необычных отражениях, по-видимому, от подледных озер вокруг станции Восток или вблизи нее. А я рассказал ему о наблюдениях Юры Робинсона, с которым мы вместе зимовали. К огромному сожалению, этот самый Робинсон, написав маленькую заметку, через два года погиб, как говорится, при исполнении служебных обязанностей, как штурман одного из самолетов, который упал в Охотское море. Я знал его жену и сына, я рассказал Гордону Робину обо всем этом. И он говорит: «Полетели, и будем внимательно смотреть». Ведь обычно мы летали довольно высоко, где все же безопаснее, да к тому же расходуется меньше горючего. Вообще-то тяжелые самолеты летают на высотах около 10 километров, а мы, как и Робин, летали на небольших самолетах, всего-то на высоте 200 метров над ледниковым куполом, и поэтому могли заметить признаки подледных озер.

В тот день мы поняли, что нужно спуститься вниз с громадных высот, на которых обычно летали с радиолокацией, и лететь над ледником, ориентируясь по Солнцу. И в этих полетах мы действительно обнаружили странные отражения на обширных площадях. Робин со своими сотрудниками опубликовал тогда об этом большую статью, но никто написанному не поверил, нужны были реальные факты.

Именно над станцией Восток у Робина тоже получилось самое большое водное отражение. Но еще в 1964 году Андрей Петрович Капица выполнил сейсмические исследования и в районе станции Восток обнаружил два отражения, но интерпретировал одно из них как границу льда с коренными породами, а другое — как промежуточное отражение от пород осадочного типа. И оппоненты говорили: «Ну, хорошо, Робин, у тебя получаются озерные отражения. И даже под станцией Восток получается? А ведь сейсмика говорит, что там озера нет».

Владимир Котляков. Стоит подчеркнуть, что в те годы сейсмозондирование было испытанным методом, и им все пользовались, а радиозондирование только еще приобретало свою популярность. Поэтому интерпретация двух отражений на сейсмограмме никого не взволновала, а казалась обычной с точки зрения геологии.

Но когда спустя много лет к этому вернулись после заявления Гордона Робина об обнаружении подледного озера в районе станции Восток, была образована специальная комиссия с попыткой новой интерпретации той самой сейсмограммы.

И тогда стало ясно, что Андрей Петрович Капица действительно получал отражения от воды, от дна озера. То есть, уже тогда вода подо льдом была зафиксирована, но это наблюдение неправильно интерпретировали.

И вот наступила эпоха космических исследований. В 90-е годы был запущен европейский спутник ERS-1 с полярной орбитой, и вот тогда мы впервые увидели почти всё пространство Антарктиды сверху, из космоса (кроме небольшой околополюсной территории, которая все же пока осталась нам неподвластной). Из множества космических снимков составили мозаику фотографий, и в районе станции Восток обнаружился необычный контур глобальных, так сказать, масштабов. Здесь оказался очень плоский рельеф, и именно в этом месте обнаружено подледное озеро, т.е. несмотря на толщу льда почти в четыре километра, подледное озеро отражается в рельефе ледникового покрова.

Игорь Зотиков. Стоит напомнить, что в леднике лед всегда движется, ползет по неровной, твердой поверхности. Но вдруг характер льда меняется, и на площади в сотни раз большей, чем сама толщина льда, он вдруг начинает плыть, тогда как в иных местах по-прежнему «прыгает» по неровностям подледного ложа. Такое различие придонных условий не может не отразиться на характере верхней поверхности ледника, несмотря даже на огромную толщину льда.

С точки зрения философии науки очень интересно, как пальма первенства в исследованиях подледных озер переходила из рук в руки. Начали мы, затем ее подхватили англичане с радиолокацией, а потом возник общий, европейский спутник.

Но именно Лондонская лаборатория космических исследований и молодой человек по имени Ригли, анализируя лазерное измерение высоты поверхности со спутника, построил точную высоту поверхности Антарктиды и обратил внимание на мельчайшие ее детали, и для всех стал очевидным контур обширной и совершенно горизонтальной поверхности.

Александр Гордон. Вот теперь пора сказать о размерах.

Владимир Котляков. Длина озера с севера на юг более 200 километров, ширина около 50-60 километров. Глубина уже известна и местами превышает 600 метров, может быть, даже где-то достигает метров 800. И над всем этим три тысячи семьсот метров льда, который движется очень медленно, примерно со скоростью три метра в год, перемещаясь от одного края озера к другому.

Это озеро всего в 2-3 раза меньше Байкала, и происхождение их, похоже, одинаковое, рифтовое. Рифт — это глубокие щели в земной коре. Наиболее известны байкальский и африканский рифты, где сейчас существуют озера того же типа. В Центральной Антарктиде мы наблюдаем подобную же рифтовую долину на древней платформе. И вот в этой долине и скапливается вода, которая появляется от таяния льда и, по-видимому, не имеет стока. Вполне вероятно, и тут нет ничего противоестественного, что это озеро замкнуто. И в этом особый его интерес, потому что вода внутри озера, возможно, оставалась неизменной в течение многих сотен тысяч лет.

Александр Гордон. Вот тут у меня вопрос. С вашей точки зрения, это озеро могло образоваться еще до того, как Антарктида покрылась льдами или это все-таки результат только таяния льда?

Игорь Зотиков. Прямо на этот вопрос, пожалуй, нельзя ответить. Но я обратил внимание на то, что если озеро существовало до того, как возник ледниковый покров, то оно никогда не промерзало насквозь. То есть, вначале нам казалось, что подледное озеро возникает лишь тогда, когда лед достигнет определенной толщины, и его «шуба» станет достаточно теплой, чтобы началось подледное таяние.

Но последующие расчеты показывали, что даже если лед начал образовываться над ранее существовавшей водой, то скорость промерзания в момент образования льда весьма мала по сравнению со скоростью роста ледникового покрова, и озеро это никогда не промерзало.

Добавлю к этому, что если у дна ледникового покрова идет непрерывное таяние, то частички снега, выпавшие сверху, постепенно опускаются вниз, к ложу, вместе с большим количеством атмосферного воздуха, всегда существующего в толще льда. Значит, в озерной воде есть кислород, а вместе с тем из воздуха в снег, а потом и в лед поступают минеральные частицы и пыльца растений, т.е., грубо говоря, еда. Значит, в озере есть тепло, кислород, органические вещества, т.е. все условия для жизни.

И хотя сверху давит огромная масса льда, вода остается в том же физическом состоянии и при температуре порядка минус двух градусов Цельсия.

Опять же, с психологической точки зрения, интересно, что в 1963 году, когда об этом впервые было напечатано, никого это не тронуло. Всех нас в то время больше интересовало другое. Ведь если идет непрерывное таяние льда, а появляющийся изо льда воздух где-то скапливается, то он куда-то должен деваться. Часть воды находится в озере, а остальная вода выдавливается из-под ледникового покрова к краям и дальше повторно замерзает. А раз она замерзает очень медленно, то происходит сепарация, то есть часть воздуха снова уходит в воду.

Таким образом, вода перенасыщается воздухом, и местами скапливаются большие его объемы. В общем, возникает типичная «жюльверновская», почти фантастическая картина.

Александр Гордон. Есть еще один интересный вопрос, касающийся шельфовых ледников в Антарктиде. Можно ли под них забраться, например, на атомной подводной лодке?

Игорь Зотиков. Занимаясь подледным таянием, я участвовал в так называемом проекте исследования шельфового ледника Росса. Ледник Росса — это гигантская ледяная плита размерами с Францию, которая покрывает море. И вот американцы решили выяснить, что же творится в самом далеком месте от края ледника, там, где эта плита соединяется с морем, как бы открывает выход в море. Это место находится на расстоянии 700 километров от края.

И мы начали бурить нашим легким оборудованием, которое ломалось гораздо реже, чем переусложненная американская техника. Нам с двумя сотрудниками Института географии удалось пройти сквозь лед, и мы обнаружили, что на нижней поверхности шельфового льда происходит намерзание, а в нижних слоях льда присутствуют живые организмы — такие странные рачки, называемые энпиподы.

Гипотеза о том, что озеро не промерзало насквозь, имеет право на существование. И в этом случае мы можем обнаружить в озере очень древний органический мир.

Александр Гордон. Так почему же, добурившись до ста метров от поверхности этого озера, мы не стали бурить до конца?

Владимир Котляков. Скважина, которую мы прошли, уже достигла глубины 3623 метра, но бурение пришлось остановить.

В 1994 году в Риме проходило очередное заседание Международного комитета по антарктическим исследованиям. Как глава российской делегации, я делал отчет о том, что мы сделали за последние годы, рассказал в подробностях о бурении глубокой скважины над озером.

Сказал также, что войти из скважины в озеро очень опасно, так как скважину во льду невозможно бурить без заливочной жидкости, и эта жидкость может вылиться в озеро, хотя, судя по расчетам Игоря Алексеевича, в этом случае в озере окажется всего одна молекула загрязнения на кубический метр воды. Но и этого допустить нельзя, так как нарушится природная стерильность. Мы пока не знаем об органической жизни в озере, но можем предполагать, что там действительно могут быть уникальные формы жизни, возраст которых превышает полмиллиона лет.

На заседании возникла серьезная дискуссия, результатом которой была специальная международная резолюция, не рекомендующая продолжать бурение глубокой скважины на станции Восток, пока не будет найдена новая технология проникновения в озеро без возможного загрязнения.

Сейчас нижняя часть скважины находится в 120 метрах от ледяной кровли озера. Разрабатывается новая технология, которая позволит это сделать. В Санкт-Петербурге она уже сделана и одобрена государственной комиссией, так что теперь дело за ее инженерным воплощением в жизнь.

Сложность ситуации заключается в том, что Антарктида — территория ничья, это территория всего человечества. Но в 1930-х годах семь стран предъявили свои претензии на отдельные сектора Антарктического материка.

И хотя в 1950-х годах был подписан Антарктический договор, предопределяющий международное сотрудничество в Антарктике, эти претензии не были отменены, а лишь «заморожены».

Станция Восток находится в той части материка, на которую претендует Австралия, и она показывает особое волнение в связи с возможным продолжением бурения на Востоке.

Игорь Зотиков. Когда-то мы с Андреем Петровичем Капицей предложили проект протаивания Антарктиды с помощью маленького атомного реактора, когда не нужно проводов для подачи энергии. Такой реактор будет углубляться в лед под действием собственного веса, а связь с поверхностью будет осуществляться через тонкий провод. Но антарктический договор запрещает применение и захоронение радиоактивных отходов в Антарктиде. Чтобы выполнить этот проект, нужно было придумать способ, как вытащить этот самый спускаемый аппарат обратно.

Наверное, можно и здесь найти выход, но опять-таки вмешиваются претензии на территорию Австралии, которая подписала закон, запрещающий использование атомных реакторов на своей территории.

Владимир Котляков. Когда мы говорим об озере на станции Восток, мы неожиданно попадаем в Космос. Потому что значение этого озера очень велико для развития космических программ.

В нашей Солнечной системе есть планетные тела, которые имеют подобное же строение. Это известные спутники Юпитера. Один из них называется Европа. С поверхности он состоит из толстой ледяной коры, под которой, это известно, есть жидкая вода. Опытные работы в Антарктиде очень важны, потому что любая ошибка обходится в тысячи раз дешевле, чем в Космосе, и это позволяет вовремя и с меньшими затратами подготовить грядущую космическую программу.

Таким образом, озеро Восток стало земным аналогом космических процессов, которые, по-видимому, происходят на некоторых планетах Солнечной системы.

Александр Гордон. Когда же мы пройдем эти 120 метров?

Владимир Котляков. По моему прогнозу, это произойдет в ближайшие семь лет. Сейчас во многих странах выделяются значительные средства на антарктические исследования, а в 2007-2008 гг. будет организован новый Международный полярный год. Вот тогда и нужно ждать новых крупных открытий в Антарктиде.

Александр Гордон. Но не через год, два.



From:
Anonymous( )Anonymous This account has disabled anonymous posting.
OpenID( )OpenID You can comment on this post while signed in with an account from many other sites, once you have confirmed your email address. Sign in using OpenID.
User
Account name:
Password:
If you don't have an account you can create one now.
Subject:
HTML doesn't work in the subject.

Message:

If you are unable to use this captcha for any reason, please contact us by email at support@dreamwidth.org


 
Notice: This account is set to log the IP addresses of everyone who comments.
Links will be displayed as unclickable URLs to help prevent spam.

Profile

nikanora

December 2012

S M T W T F S
      1
23456 78
91011 12131415
16171819202122
23242526272829
3031     

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Oct. 18th, 2017 01:12 pm
Powered by Dreamwidth Studios