Глубокий Восток

Екатерина Гавриш – 28 марта 2014

Наши соотечественники впервые попали в Антарктиду на шлюпах «Восток» и «Мирный» во время первой русской южно-полярной экспедиции под командованием Фаддея Беллинсгаузена и Михаила Лазарева. Вернулись русские в Антарктику только через 125 лет на судах китобойной флотилии, в составе которой через год начали работать советские океанографы, исследующие воды Южного океана. Но ни ученые, ни моряки на лед Антарктиды не высаживались – это было сделано только в 1955 году.

Сейчас в Антарктике работает уже 59-я по счету российская экспедиция. Чем занимаются ее участники? Об этом мы побеседовали с начальником экспедиции Валерием Владимировичем Лукиным.

В 1994 году международным коллективом ученых из Великобритании, США и России в районе расположения антарктической станции «Восток» было открыто огромное подледниковое озеро. Именно в этот момент подтвердились многолетние исследования и догадки, и выяснилось, что это не просто небольшой слой талой воды под ледником. Как же его нашли и смогли дистанционно определить, что это озеро? Рассказывает Валерий Лукин.

– Это был результат исследований разных ученых. Когда стали широко развиваться радиолокационные методы исследования, а радиолокаторы поставили на самолеты, британские, американские и советские ученые проводили широкие внутриконтинентальные исследования толщины ледника и характера подледного рельефа. Неожиданно они стали получать от подстилающей поверхности сигнал другого характера, не похожий на тот, что отражается от каменного основания.

Сигнал показывал, что под ледником находится вода, – но откуда она там? Сначала предположили, что это возможно за счет таяния нижней части ледника: во второй половине 60-х годов гляциолог Игорь Зотиков теоретически рассчитал возможность такого процесса за счет сил трения и давления. Другой советский ученый, Андрей Капица, анализируя данные сейсмических методов, получил необычный сигнал от подстилающих пород.

– Наконец, когда Европейское космическое агентство в 90-е годы запустило исследовательский спутник ERS-1, оборудованный альтиметром – высокоточным прибором, определяющим характер пород, – оказалось, что в районе станции «Восток» подо льдом находится достаточно плоская равнина. Обычно лед повторяет коренной рельеф, на котором лежит, и конечно, этот рельеф не может быть ровным – он обязательно бугристый или холмистый, так что ледяной покров тоже представляет собой этакую всхолмленную поверхность – конечно, не в том же сочетании высот, но все равно неровную. А тут альтиметр показал присутствие ровной поверхности. А где такая поверхность может быть? Только на воде!

Озеро Восток находится подо льдом 15 млн лет. Если в нем есть жизнь, все это время она развивалась совершенно обособленно от внешнего мира. Длина Востока – более 275 км, ширина – около 65 км, площадь – примерно 15 500 км², а объем – около 6100 км³ воды. Это самое большое из известных подледных озер. Возраст его воды –15–20 тысяч лет, ее температура на глубине достигает 10 °С, давление – около 400 атмосфер. Вода не промерзает благодаря геотермальному подогреву снизу и высокому давлению.

Средняя глубина озера – около 300 м, наибольшая – 680 м. Толщина льда над водой неодинакова – от 3750 до 4200 м. Самый толстый лед – над самой глубокой, южной частью озера. Там же находится и буровая установка.

Вода озера пересыщена кислородом: его содержание – от 70 до 1300 мг/л (в 10–100 раз больше, чем в обычной пресной воде). Для живых организмов это стрессовые условия.

Лишь в 1994 году ученые пришли к теоретическому выводу, что подледное озеро существует. Восток входит в пятерку самых крупных пресноводных озер в мире. По своей площади оно примерно такое же, как Ладожское, а его измеренная водная толща – 1200 метров. Интересно оно не только своим необыкновенным положением. Благодаря ледовой шапке озеро сохранилось в чистоте, и возможно, в нем будут найдены новые, еще не известные человеку формы жизни.

В 1995–1996 годах специалистами полярной морской геологоразведочной экспедиции из Ломоносова с помощью сейсмических и наземных радиолокационных наблюдений были получены основные характеристики озера: площадь его поверхности, примерный рельеф дна, толщина водного слоя. Тогда же выяснилось, что толщина ледника над озером – от 3500 до 4200 метров. Каким же образом ученым удалось добраться до поверхности воды?

– В 1990 году заложили очередную, пятую глубокую скважину на станции «Восток». В то время об озере еще никто не знал, а целью бурения было получение ледяного керна (для реконструкции изменения климата в далеком прошлом) и первых образцов коренных пород, которые находятся под ледником.

Специалисты Санкт-Петербургского горного института разработали технологию, инструменты и вспомогательное оборудование для выполнения этого бурения. Позже стало понятно, что через скважину можно будет получить доступ к реликтовым водам.

– В 1998 году глубина скважины достигла 3623 метров, и международное научное сообщество, прекрасно понимая, что бурить нам осталось порядка 130 метров, достаточно резко высказывалось о том, что мы должны прекратить работы до того момента, пока не разработаем «экологически чистую» технологию проникновения в воды Востока.

Проблема заключалась в том, что бурение осуществляется с помощью специальной заливочной жидкости, состоящей из смеси керосина и фреона. Бурить лед «по сухому» можно только до глубины 500 метров. Ниже срабатывает эффект «горного давления», когда скважина начинает заплывать, зажимать бур. Бурить-то дальше можно, а вот инструменты наверх не вытащишь…

Наши ученые придумали новую технологию для бурения: искусственно создать разницу давлений, чтобы при контакте вода поднялась и вытолкнула заливочную жидкость. Способ был успешно испытан 5 февраля 2012 года. Первые пробы льда, прилипшего к буру, исследуются учеными из Петербургского института ядерной физики. Год назад в прессе появились сообщения о том, что в подледниковом антарктическом озере Восток найдены живые бактерии. Цитируя сообщение Арктический и Антарктический НИИ Росгидромета – «Находка осталась по настоящее время не идентифицированной и не классифицированной и может представлять один живой микроорганизм в водном (поверхностном) слое озера». К этому результату ученые продвигались много лет: сначала нужно было доказать, что подо льдом находится именно озеро, а потом – пробурить ледяную скважину длиной в несколько километров.

Но чтобы выяснить, являются ли найденные бактерии обитателями озера или попали в образцы извне, нужны новые ледовые керны, более чистые образцы.

– Микробиологические исследования сейчас вообще актуальны и интересны, тем более в Антарктике, где микроорганизмы живут в экстремальных условиях. Ведь Антарктида – это самый высокий и самый холодный континент: его средняя высота – больше двух тысяч метров, и здесь (в конце 2013 года) зарегистрирована самая низкая температура, которая когда-либо измерялась на планете: –91,2 °С. Это единственный континент на Земле, где нет рек, а больше 99 % площади покрыто льдами. Фактически, это уникальная природная модель многих объектов Солнечной системы: земной аналог подледных океанов на ледовых спутниках Юпитера (Европа, Ганимед, Калисто) и Сатурна (Энцелад). Поэтому Антарктиде уделяют большое внимание специалисты, исследующие космическое пространство. Например, сейчас активно изучают Марс, а средняя температура его поверхности – –91,2 °С. В Антарктике можно разработать различные технологии и инженерные решения (например, методы сварки, смазки, которые не застынут при такой температуре). А еще решать различные психофизиологические задачи: люди здесь находятся вдали от семьи по полтора года: 12 месяцев – в Антарктиде, а остальное время – в дороге…

Кроме того, ученые исследуют озера и воды океана, проводят биологические и геологические работы, изучают таяние и нарастание льдов. По полученным данным специалисты могут составить прогнозы и модели того, как будет дальше меняться наша планета.

Программа 59-й российской антарктической экспедиции включает работы и исследования по 69 научным программам, которые подготовлены российскими научно-исследовательскими и научно-производственными организациями, а также по десяти международным программам – совместным с антарктическими экспедициями Австралии, Беларуси, Германии, Кореи, США и Украины. Конечно, в центре внимания остается бурение в скважине 5Г на станции «Восток», которое было возобновлено в конце декабря прошлого года. Ученым предстоит исследовать чистые пробы воды с поверхности озера, а потом – запустить подводные аппараты, чтобы взять воду с самого дна, оттуда, где обитают микроорганизмы. Для этого уже разработали технологию, которая позволит опустить инструменты без контакта с заливочной жидкостью. Возможно, уже совсем скоро мы услышим о новых открытиях, сделанных в антарктическом озере Восток.