Чаепития в Академии: Озеро в Антарктиде

"Чаепития в Академии" — постоянная рубрика "Правды.Ру". Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Его сегодняшний гость — академик, директор Института географии РАН Владимир Михайлович Котляков. Разговор пойдет об исследовании и загадках Антарктиды, а также о том, как может измениться климат Земли в будущем — далеком и близком.

Фото:

Академик Котляков принадлежит к той уникальной категории людей, с которыми можно беседовать на любые темы — от пристрастий в литературе (не случайно ведь, что он живет в Переделкино!) до особенностей фундаментальных исследований в науке вообще, и в географии, в частности. Владимир Михайлович энергичен, общителен, наделен чувством юмора, а потому разговаривать с ним одно удовольствие.

Наше знакомство насчитывает много десятков лет, оно началось в Институте географии РАН, которым Котляков бессменно руководит настолько давно, что создается впечатление, будто других директоров в этом научном учреждении и не было. В последние годы В. М. Котляков выпустил в свет шесть томов, рассказывающих не только об исследованиях, проведенных автором в различных областях его науки, но и о его эмоциях, переживаниях, радостях и горестях, испытанных им во время зимовок в Арктике и Антарктиде, на ледниках Памира, а также во многих экспедициях, в которых ему довелось побывать. Писались книги в Переделкино, а потому они обладают необходимыми литературными достоинствами, чтобы увлечь любого читателя, в том числе и того, кто имеет далекое отношение к науке.

Впрочем, академик Котляков работает в той области, которая не может не волновать каждого из нас. Я имею в виду климат планеты и его изменения. Катастрофические они или нет? Это я и попытался выяснить у Владимира Михайловича при нашей очередной встрече. А случилась она в Екатеринбурге, где ученому вручалась престижная Демидовская премия. Там Владимир Михайлович выступил перед студентами Университета. А начал свою лекцию он так:

— Мы становимся свидетелями выдающегося события в истории мировой науки. Я имею в виду бурение скважины на станции "Восток" в Антарктиде. Мы наконец-то добрались до озера, которое находится под ледяным панцирем. Этого события ученые ждали много лет. Некоторые с опаской, но большинство с надеждой. Сорок лет на станции "Восток" велись работы. Я причастен к ним с самого начала. Еще с той поры, когда только начинал свой путь в науке, со своей зимовки в Антарктиде. О чем мы мечтали и на что надеялись, прорываясь к этому озеру? Изучение его дает возможность довольно точно прогнозировать климат на Земле. Не только узнавать, каким он был в прошлом, но и прогнозировать его развитие в будущее.

Несколько слов об Антарктиде: "До настоящего времени идут споры: Антарктида — материк или архипелаг островов? Однако, по моему мнению, такой спор очень формален. С географической точки зрения Антарктида — безусловно, материк; это следует из определения понятия "материк": крупная часть суши, окруженная со всех сторон или почти со всех сторон водами Мирового океана. Следовательно, спор относится не к современному материку Антарктиде, представляющему сушу, хотя и сложенную льдом, а к подледному рельефу.

И в географическом, и в тектоническом отношении Антарктида представляет собой древнюю материковую платформу. И, наконец, если все-таки представить такой фантастический случай, что Антарктида внезапно освободилась из-под льда, то и тогда огромные пространства суши будут лежать намного выше уровня моря".

— У меня такое ощущение, что интерес к Антарктиде растет год от года?

— Конечно! И это объяснимо, потому что там постоянно открывается нечто новое, очень важное для познания сущности жизни и развития планеты. Это только на первый взгляд кажется, что Антарктида — "скучное" место, мол, лед, снег, сильные ветра и очень низкие температуры. Да, все это присутствует, но Антарктида — своеобразный мир, пока еще не познанный, и это привлекает к нему внимание ученых. Тем более что на этом материке сейчас разворачиваются грандиозные события, имеющие важнейшее значение для науки. В Антарктиде сосредоточено более 90 процентов льдов Земли. Материк образовался 20 миллионов лет. Казалось бы, мало что изменилось за это время, но такое представление ошибочное. Более глубокое изучение Антарктиды показывает, что происходили регулярные похолодания и потепления, баланс льда менялся, что приводило к повышению или понижению уровня Мирового океана. А это в свою очередь изменяло очертания суши всех континентов планеты. Поэтому очень важно рассчитывать баланс массы Антарктического ледникового покрова. Именно этим я и начал заниматься еще в 1960 году, когда увлекся исследованием Антарктиды.

— Насколько я помню, в начале 80-х Антарктида вновь оказалась в центре внимания мировой общественности. Тогда пошли разговоры о том, что она "распадается". Чем это было вызвано?

— Появлением огромным айсбергов, которые откалывались от ее ледяного панциря. Бывают периоды, когда количество айсбергов возрастает — Антарктида как бы переходит в наступление, и ситуация в атмосфере Южного полушария резко изменяется. В частности, возрастает опасность природных катастроф. Размеры айсбергов огромны. К примеру, в октябре 85-го от шельфового ледника Фильхнера отделился айсберг 200 километров длиной и 100 — шириной. Потом он раскололся на три крупных и десятки мелких айсбергов. Позже в океане был обнаружен айсберг (почти 80 на 40 км), который плыл в сторону Огненной Земли. Очевидно, он откололся от ледника Росса. Обычно число айсбергов резко увеличивается с интервалом 20-25 лет. Они образуются по всей периферии материка. Кстати, некоторые айсберги "живут" довольно долго. С Самолета я наблюдал один из них — это ледяной остров "Победа". Он просуществовал более 20 лет.

— Можно ли прогнозировать рождение и гибель айсбергов?

— Мы это делаем постоянно. Причем прогнозы довольно точные. К примеру, в 1980 году были проведены расчеты, которые показали, что через 10 лет от ледника Фильхнера отколется айсберг. Через шесть лет, действительно, это произошло. Следующий раз подобное случится в районе 2035 года. Теперь осуществляется космический контроль за ситуацией в разных районах Антарктиды. Иногда информация, полученная с орбиты, бывает не только интересной, но и неожиданной. В марте 1988 года был обнаружен при съемке из космоса айсберг треугольной формы. Четыре года ученые наблюдали за ним. Выяснилось, что траектория его движения была весьма странной: он откололся намного раньше, но "стоял" на месте, затем быстро пересек залив Прюде, но по-прежнему оставался у берегов Антарктиды.

Только через пять лет айсберг тронулся в путь по океану, где и был обнаружен. Эти исследования велись с нашего спутника "Метеор-13". С его помощью были уточнены данные о месте и дате рождения этого необычного айсберга. Наблюдения за ним помогли нашим ученым рассчитать циркуляционные процессы в районах, где он находился. Общая площадь только 11 крупнейших айсбергов, отколовшихся всего за десять лет от шельфовых ледников Фильхнера, Росса, Ларсена и некоторых других превышает площадь оледенения Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа вместе взятых. Ну, а характер движения айсбергов мы ведем с помощью космических снимков и результатов гляциологических исследований на научных базах России, которые работали и работают в Антарктиде.

— И какие выводы сделаны?

— Я намеренно сравнил айсберги Антарктики с оледенением арктических архипелагов. Просто так легче представить масштабы процессов, идущих на южной макушке планеты. То есть то, каковы объемы льда, а, следовательно, и пресной воды, могут быть отданы Мировому океану. Это с одной стороны. Но следует помнить, что есть и другая сторона: выпадают осадки на материк. В результате — в пределах длительного периода противоположно направленные процессы уравновешиваются. Антарктида чутко реагирует на изменения климата — это очевидно, но в то же время, судя по всему, ледниковый щит планеты остается стабильным.

И вновь несколько слов об Антарктиде: "Благодаря существованию сильной приземной инверсии происходит сублимация водяного пара, ведущая к образованию в безоблачном небе мелких ледяных кристаллов, которые медленно падают на поверхность и образуют основную массу снежного покрова.

Выпадающие кристаллы зарождаются в высоких слоях атмосферы путем кристаллизации влаги на ядрах, которыми в условиях Антарктиды, где отсутствуют пыль и соли, могут быть только мельчайшие минеральные и микроскопические частицы замерзших водяных капель. Бесконечное разнообразие форм выпадающих кристаллов связано с колебаниями в широких пределах температуры, влажности и давления воздуха…

Внутри материка атмосферные осадки образуются в нижних слоях воздуха и представляют собой либо изморось, либо тончайшие ледяные иглы, выпадающие из безоблачного неба. На станции Восток атмосферные осадки выпадают при абсолютно ясном небе из перистых, перисто-слоистых и в редких случаях из высокослоистых облаков. При этом типе облачности выпадение снега сопровождается метелевыми явлениями".

— Полка мы говорим о том, что происходит вокруг Антарктиды, но ведь самое интересное сейчас — на ней самой. Я имею в виду таинственное озера на станции "Восток"?

— Конечно, к бурению этой скважины приковано внимание всех ученых, которые так или иначе связаны с Антарктидой. Да и не только с ней… Когда я зимовал там (а это было более полувека назад), в районе Мирного была пробурена 370-метровая скважина. Она была самой глубокой до 1968 года. Прошли годы, прежде чем появилось оборудование и технологии, которые позволили пойти дальше в глубины льдов Антарктиды. Одна из главных трудностей бурения — пластичность льда. Если оставлять скважину открытой, то стенки быстро смыкаются. Скважину приходится заполнять жидкостью. Плотность ее должна быть такой же, как лед. Первые глубокие скважины появились в Гренландии.

Их сделали американские гляциологи. Они прошли около полутора километров. Затем появилась скважина в Западной Антарктиде. Там глубина более двух километров. Было получено реальное доказательство живой воды, которая находится под тощей льда. Она появилась как только скважина достигла ложа. В начале 70-х годов началась обширная программа глубокого бурения в Гренландии. Она продолжалась пять лет. В ней участвовали американские и европейские ученые. Гляциологи получили уникальные научные результаты. Ну, а затем глубинное бурение началось в Антарктиде. Лидером, безусловно, стала скважина на станции "Восток". Работы выполняют специалисты Горной академия из Санкт-Петербурга.

О наших глубоких скважинах и самой станции "Восток": "Она расположена в центральной части Восточной Антарктиды на высоте 3490 метров над уровнем моря. Современная средняя годовая температура здесь равно минус 55,5 градусов Цельсия. В этом месте, идеальном для получения долговременных данных, Советская антарктическая экспедиция в 60-х годах начала бурение глубоких скважин с отбором керна. Многолетнее бурение не раз прерывалось авариями: обрывами кабеля и потерей буровых снарядов. Тогда его возобновляли в новой скважине, расположенной поблизости. К 1998 году здесь существовало пять глубоких скважин. Две первые скважины достигли глубины 950 метров в 1974 году. Третья скважина была начата в 1980 году и углублена до 2083 метров через два года. Затем ее продлили до 2200 метра. Бурение новой скважины было начато в 1984 году и продолжалось пять лет. На глубине 2546 метров произошел обрыв кабеля и потеря бурового снаряда. Еще одна скважина достигла глубины 2500 метров, но случилась авария, и ее пришлось разбуривать заново. С небольшими перерывами глубинное бурение продолжается до сегодняшнего дня. Из всех скважин получен отличный ледяной керн".

— Есть представление о том, что гляциологи способны по составу керна определять, что было в прошлом: Причем даже сообщать нам о катастрофических событиях. Так ли это?

— Так. Из прошлого очень многое становится известным. В особенности те аномальные явления, которые охватывали всю планету.

— Например?

— Химические параметры в ледяном керне позволяют сделать вывод о резком запылении атмосферы. Этот процесс приводит к резкому увеличению разницы температур между экваториальной и полярными областями. А, следовательно, и к климатическим изменениям. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается большое количество пепла и других минеральных частиц. За последние 500 лет самым сильным было извержение вулкана Тамбора в Индонезии. Это случилось в 1815 году. Пепел распространился в верхних слоях атмосферы, создав экран для солнечного излучения. Началось глубокое охлаждение на планете, в частности, в средних широтах. Снег здесь лежал до середины июня. А в августе в Европе уже начались заморозки. Лорд Джордж Байрон откликнулся стихами на это событие:

"… И мир был пуст;

Тот многолюдный мир, могучий мир

Был мертвой массой, без травы, деревьев…"

— Нечто подобное я слышал…

— Да, это говорили ученые, когда описывали "ядерную зиму". По их модели после ядерной войны пепел и пыль обволокут всю Землю. Прозрачность атмосферу уменьшится в сотни раз, солнечная радиация перестанет согревать планету, произойдет резкое похолодание. Наступит "ядерная зима", которая продлится несколько лет. Картина, конечно, страшная, но реальная.

— Хочется чего-то светлого, не столь мрачного…

— Тогда поговорим о керне, который мы получаем из скважины на станции "Восток". По нему можно узнать о прошлом составе атмосферы, в частности, о содержании в ней парниковых газов. Сейчас много говорится о том, что именно они "виноваты" в глобальном потеплении. Однако наши исследования свидетельствуют, что состав этих газов колебался в истории Земли довольно регулярно, а потому нет оснований считать, что сегодня с климатом происходят какие-то катастрофические изменения.

И вновь о скважине на станции "Восток": "В начале 60-х годов И. А. Зотиков теоретически доказал, что существует критическая толщина ледника, при превышении которой на ледниковом ложе начинается таяние льда…

В 1959 и 1964 годах при сейсмозондировании в Центральной Антарктиде А. П. Капица получил сейсмограммы в районе станции "Восток" с двумя отражениями на глубинах 3730 и 4130 метров. Последующий анализ показал, что вполне вероятно, а теперь уже определенно, мы имеем дело не с ледниковыми отложениями, а с водной толщей, превышающей 400 метров.

Затем проводились наблюдения с самолетов и со спутников Земли. Была обнаружена необычная форма рельефа в районе станции "Восток".

На новейших картах Антарктиды хорошо видна часть ледникового покрова, под которой и находится подледное озеро. Его длина 230 километров, ширина — 50 километров. Мощность льда над озером 3700 — 4200 метров. Толщина воды в озере до 500 метров".

— И о чем все это свидетельствует?

— О совершенно новом природном явлении, представляющем собой географическое открытие мирового уровня.

— Что же оно может нам дать?

— Уже дало: новые знания! Однако впереди могут быть удивительные открытия. Озеро изолировано от внешнего мира в течение миллионов лет. Оно живет своей жизнью — там происходит энергообмен между отдельными частями озера, а это один из признаков того, что там есть своя микрофлора и микрофауна. Еще при бурении скважины получены уникальные данные по органической жизни. На глубине свыше двух километров в пробах обнаружены микроорганизмы. Это не предположение, а реальные факты, полученные учеными Института микробиологии РАН.

— А тут еще Юпитер со своим спутником?

— Да, условия озера в Антарктиде напоминают подобное образование на "Европе" — спутнике Юпитера. Там тоже под толстым слоем льда находится огромное озера или даже море. В общем, ситуации схожи. Причем настолько, что ученые разных стран в 1995 году на конференции в Кембридже рекомендовали прекратить бурение дол тех пор, пока не будут изобретены специальные инструменты и методы, которые не позволят "заразить" древнее озеро. То есть речь шла о стерильности эксперимента в Антарктиде. Бурение было приостановлено. За минувшие годы наши специалисты создали нужные бурильные инструменты, которые гарантируют чистоту эксперимента. И вот финиш близок: озеро в ближайшее время будет "вскрыто", и в распоряжении ученых окажутся уникальные образцы для исследований.

— А где же сенсации?