Изучение Антарктиды — занятие, понятное дело, для сильных духом. Экстремальные температуры, ветер, страшная сухость воздуха, низкое давление… Но бывают экспедиции, которые можно назвать сложными даже на этом фоне, — речь о научных походах для изучения внутренних районов материка, удаленных от ближайших станций.
Об одном таком походе мы и расскажем сегодня.
Слева направо: Михаил Уздемиров, Геннадий Дешевых, Алексей Екайкин, Артем Елагин, Алексей Большунов и Алексей Пуртов.
26 января 2020 года
А начнем с того, что (как это ни покажется странным в конце первой четверти XXI века) в Антарктиде до сих пор существуют «белые пятна» — обширные территории, куда еще не ступала нога человека и о которых мы почти ничего не знаем. Ну, конечно, у нас есть спутники, благодаря им вся поверхность материка сфотографирована с адским разрешением [1], измерена температура поверхности, но другие важные характеристики — скорость накопления снега, его изотопный состав, строение снежной толщи и т. д. — можно определить только с помощью наземных исследований.
Одним из таких белых пятен является Ледораздел Б — обширная область в самом центре Антарктиды, примерно посередине между российской станцией Восток и китайской станцией Куньлунь. Последнее время на этот район всё чаще заглядываются ученые — гляциологи и палеоклиматологи — из разных стран. Дело в том, что одной из интереснейших задач в изучении Антарктиды (и одним из самых серьезных вызовов антарктической науки) является поиск древнейшего на планете льда возрастом не менее одного миллиона лет [2]. Этот лед расскажет нам о причинах среднеплейстоценового климатического перехода — изменения амплитуды и длительности основных климатических циклов на планете 0,8–1,2 млн лет назад [3].
Ледник устроен таким образом, что на поверхности находится свежевыпавший снег, а с глубиной возраст снега-фирна-льда повышается. На самом дне ледника, вблизи контакта с его подошвой (или, как еще говорят, коренным ложем), возраст льда теоретически может достигать нескольких миллионов лет. Но как узнать, где этот лед находится? Можно, конечно, пробурить скважину, достать этот лед и, применяя разные хитроумные методы, коих много в арсенале ученых, измерить его возраст. Но если в результате окажется, что древнего льда там нет, — вы зря потратили несколько миллионов долларов (да, антарктическая наука стоит очень дорого). Значит, нужно каким-то образом заранее определить возраст льда, еще до бурения. Для этого используются термодинамические модели движения льда. Ледяной щит Антарктиды растекается, как капля густой жидкости (например, меда или смолы) на плоской поверхности стола: от центра к краю и сверху вниз. Зная законы этого движения, можно в любой точке ледника и на любой глубине посчитать возраст льда.
Условия, которые позволяют древнему льду сохраниться в придонных слоях ледника, хорошо известны:
- Низкая скорость накопления снега. Чем она ниже, тем больше будет возраст льда на данной глубине.
- Не очень большая и не очень маленькая толщина ледника (порядка 2500 м), а также не очень сильный поток геотермального тепла из недр Земли. Если тепла поступает слишком много или если толщина ледника слишком большая — температура на определенной глубине достигнет точки плавления, и древний лед просто растает.
- Низкая горизонтальная скорость движения льда — такое бывает вблизи ледяного купола или ледораздела. Если скорость слишком велика, лед в придонных слоях будет сминаться в складки, и извлечь из него климатическую информацию будет очень трудно.
- Плоская поверхность коренного ложа. Если подо льдом находятся горы, это также будет способствовать образованию складок ледяных слоев.
Такие благоприятные условия можно встретить лишь в нескольких районах Антарктиды, и одно из таких перспективных мест как раз и находится на Ледоразделе Б [4]. Но этот таинственный Ледораздел — белое пятно, и для надежного моделирования возраста льда нам не хватает некоторых важных данных, в том числе скорости накопления снега и величины геотермального потока тепла.
Организовать научный поход по центральной Антарктиде на расстояние в 300 км от станции — логистически очень непростая задача, и не каждому государству она под силу. Даже для России, с ее богатым опытом подобных мероприятий, это непросто. Много лет наши взоры и мысли были устремлены к этой далекой точке на карте, мы убеждали администраторов в необходимости отправить экспедицию к Ледоразделу, в деталях планировали этот поход — и наконец в январе 2020 года наше желание совпало с возможностями Российской антарктической экспедиции.
24 января 2020 года поход стартовал со станции Восток в западном направлении. Наш научный «караван» состоял из двух тягачей Pisten Bully Polar 300 (это минимально допустимое количество машин — на одном тягаче ходить по Антарктиде нельзя из соображений безопасности). Первый тягач тащил за собой сани с топливом и научный груз, второй тягач — жилой «балок» (домик на санях), в котором жили участники похода. С первых же минут началось выполнение научной программы — геодезические измерения с помощью высокоточного GPS и изучение строения снежной толщи с помощью радара. Помимо этого, каждые 5 км делались остановки для выполнения гляциологических работ — установки снегомерной вехи, измерения плотности снега, отбора проб для измерения его изотопного и химического состава.
26 января поход прибыл на Ледораздел Б. Сразу же после этого был начат монтаж буровой установки и организованы стационарные геодезические наблюдения (в будущем они позволят точно определить скорость и направление движения льда). А затем была установлена памятная табличка, на фоне которой было сделано общее фото.
На Ледоразделе мы провели два дня, в течение которых успели пробурить скважину глубиной 20,5 м с извлечением керна, измерить температуру фирна на дне скважины, разбить геодезический полигон, изучить снежную толщу в шурфе глубиной 2,1 м и взять пробы снега на изотопный и химический анализ, установить снегомерный полигон. Ну и, конечно, отметить 200-летие открытия Антарктиды в ночь с 27 на 28 января!
Во второй половине дня 28 января мы покинули Ледораздел и рано утром 30-го числа вернулись на станцию.
О результатах похода рассказывать пока рано — как заведено у ученых, сначала их полагается опубликовать в научном журнале. Но во всяком случае, можно сказать, что скорость накопления снега на Ледоразделе Б оказалась лишь чуть выше, чем на станции Восток, а температура фирна — на 1,5 °C ниже. Это очень хороший результат, который сильно повышает вероятность того, что древний лед сохранился где-то там, на глубине 2,5 км, и ждет не дождется, когда мы придем за ним.
Этот первый поход — лишь начало многолетнего масштабного проекта изучения этих неизведанных территорий, который, мы надеемся, развернется в ближайшие годы.
Еще очень многое предстоит сделать: тщательно изучить строение ледника, рельеф подледного ложа, пробурить пилотную скважину глубиной 300 м, измерить количество тепла, поступающего в ледник из глубин земной коры… При благоприятных финансовых и логистических условиях лет через пять мы могли бы завершить эти рекогносцировочные изыскания и, если существование древнего льда на Ледоразделе Б подтвердится, начать новое глубокое бурение льда в этой точке. Ледяной керн, который будет извлечен из этой скважины, расскажет нам о климате Земли за последние два миллиона лет и раскроет тайну среднеплейстоценового перехода.
Эпоха великих географических открытий и героическая эпоха освоения Антарктиды ушли в прошлое — но в жизни полярников, как говорили в прошлом веке, «всегда есть место подвигу», да и открытия еще случаются. На одном из белых пятен ледяного континента остались наши следы, но множество других неизведанных территорий еще ждут своих исследователей.
Мы хотели бы выразить искреннюю благодарность Российской антарктической экспедиции во главе с А. В. Клепиковым за всемерное содействие в организации этого похода. Мы благодарим начальника СГП 65-й РАЭ Сергея Юрьевича Зыкова за техническое обеспечение научного похода на Ледораздел Б в непростых логистических условиях. Мы признательны механикам-водителям научного похода — А. А. Елагину, Г. А. Дешевых, М. В. Уздемирову и А. В. Пуртову — за активную вовлеченность в выполнение научной программы. Мы также благодарны М. Шайнерту, Л. Эберляйну, Е. Бровкову и С. Попову за предоставление научного оборудования, за многочисленные консультации и содействие в планировании похода.
Алексей Екайкин,
канд. геогр. наук
- pgc.umn.edu/data/rema/
- pastglobalchanges.org/download/docs/working_groups/ipics/white-papers/ipics_oldaa.pdf
- en.wikipedia.org/wiki/Mid-Pleistocene_Transition
- ice-snow.igras.ru/jour/article/viewFile/460/271
Научный поход на Ледораздел Б был выполнен при поддержке Российского научного фонда (грант № 18–17–00110).