Ровно 10 лет назад, 5 февраля 2012 года российские учёные из Санкт-Петербургского горного университета и ААНИИ первыми в мире проникли в подледниковый антарктический водоём – озеро Восток - и взяли там уникальные пробы воды, миллионы лет изолированной от внешнего мира. Для того чтобы совершить этот научный прорыв полярники пробурили самую глубокую на планете скважину во льдах глубиной 3769 метров. Именно такова высота ледника, сформированного над континентом в районе научной станции Восток.
Как и было указано в теоретических расчётах, после контакта снаряда с водой, она поднялась по стволу скважины почти на 600 метров вверх, затем опустилась до уровня 363 метра над поверхностью озера и замёрзла. Через год, в ходе очередной экспедиции петербуржцы извлекли из толщи антарктического льда «свежезамороженные» керны, представляющие колоссальную научную ценность. Их дальнейшее изучение в лабораторных условиях позволило получить множество новых научных данных, в том числе в области палеоклиматологии. Это было необходимо для составления графиков, отражающих содержание углекислого газа в атмосфере на протяжении последних сотен тысяч и даже миллионов лет. И уточнения прогнозов относительно изменения глобальной температуры Земли в будущем.
«Уникальные буровые установки и вспомогательное оборудование, которое используется на станции «Восток», были созданы в Санкт-Петербургском горном университете. На протяжении вот уже более полувека наши учёные ежегодно отправляются в Антарктиду в составе сезонных отрядов. Их цель – проведение буровых работ, контроль технического состояния агрегатов и натурные эксперименты, связанные с внедрением инноваций в этой сфере. Если говорить о вскрытии озера Восток, то это событие, вне всякого сомнения, можно сравнить с известием о полёте человека в космос. Оно стало очередным доказательством того, что Россия по уровню своего интеллектуального потенциала и научно-технологического развития находится в числе безусловных мировых лидеров», - говорит ректор старейшего технического вуза нашей страны Владимир Литвиненко.
На фото: Термобуровой колонковый снаряд для проходки глубоких скважин во льду был разработан на кафедре бурения Санкт-Петербургского горного университета и изготовлен в экспериментально-производственных мастерских вуза. Применялся до 1998 года. Сейчас находится на хранении в Горном музее
В этом утверждении нет никакого преувеличения. Ведьв 2012–13 годах были предприняты не одна, а сразу три попытки проникновения в подледниковые антарктические озера. Помимо российских инженеров пробы реликтовой воды планировали получить также британцы и американцы. Первые бурили над озером Эллсуорт, которое расположено на глубине около 3400 метров в западной части материка, но потерпели неудачу. Технология, созданная в Соединённом Королевстве, позволила войти внутрь ледового щита лишь на несколько сотен метров, после чего эксперимент из-за сбоев в работе оборудования пришлось отложить до лучших времён.
Усилия учёных из США оказались чуть более плодотворными. Представители Соединённых Штатов успешно вскрыли в январе 2013-го озеро Уилланс. Однако этот водоём расположен гораздо ближе к побережью, а потому толщина ледового панциря над ним значительно меньше – лишь 800 метров. К тому же в отличие от Востока, глубина которого превышает полкилометра, объект исследования американцев гораздо менее масштабен. Расстояние от поверхности до дна там составляет всего лишь около двух метров.
В ходе изучения образцов жидкости, взятой из озера Уилланс, выяснилось, например, что она в сто раз менее солёная, чем морская вода. Но в то же время почти на порядок более солёная, чем пробы, отобранные россиянами из Востока. Были достигнуты и другие важные научные результаты. Впрочем, задача получить образцы ледяных кернов в ходе данного исследования не стояла, акцент был сделан именно на изучении воды и донных отложений, что несколько сузило ценность эксперимента.
Западные учёные в дальнейшем предприняли ещё несколько попыток повторить достижение своих российских коллег. Наиболее интересным с научной точки зрения стал американский проект, направленный на изучение подледниковой геобиологии, толщи воды и осадочного органического углерода в подледниковом озере Мерсер. Оно лежит на 1080 метров ниже поверхности льда, его глубина - 15 метров. То есть оно больше, чем Уилланс, но гораздо меньше, чем Восток.
«Для отбора осадочных пород, который был проведён в 2018 году, там использовался специально сконструированный пробоотборник, способный за счёт большого веса и длинной колонковой трубы добывать керн длиной свыше 6 метров. Этот опыт можно считать одним из наиболее ценных в области исследования подледниковых озер. Учёные из США планируют использовать его при разработке технологии, способной бурить скважины во льду на глубину до 4 километров. Впрочем, на данный момент именно скважина, пробуренная нашими специалистами, остаётся самой глубокой в Антарктиде», - рассказал ведущий инженер Горного университета Данил Сербин.
Сегодня он в составе сезонного отряда полярников находится на научной станции Восток, где российские инженеры и их корейский коллега продолжают отбор кернов, возраст которых от 400 до 500 тысяч лет. За этими цилиндрами выстроилась настоящая очередь из исследователей. Ведь несмотря на то, что учёным в последнее время удалось получить множество новых данных об истории климата, вплоть до четвертичного и третичного периодов, для достоверных выводов о причине его нынешних трансформаций и, тем более, составления точных прогнозов, требуются новые знания.
На фото: корейский специалист, который вошёл в нынешнем году в состав сезонного отряда полярников, работающих на станции Восток, и его российский коллега извлекают керн из колонковой трубы
По мнению известного британского гляциолога, содиректора Института изменения климата и окружающей среды Имперского колледжа Лондона Мартина Сигерта, перед специалистами, работающими на Белом континенте, стоит множество актуальных вопросов. Например, «как подледниковая гидрология и поток геотермального тепла влияет на динамику и стабильность ледяных щитов?» И «какое влияние подледниковые системы оказывают на модели развития жизни на Земле и других планетах?»
Ректор Санкт-Петербургского горного университета Владимир Литвиненко рассказал, что учёные вуза, которым он руководит, выделили на междисциплинарном уровне несколько объектов исследования для получения новых знаний о влиянии углеродного цикла на климат Земли. Они позволят получить достоверные данные для построения максимально точных прогнозов его трансформации.
«Речь идёт, например, об изучении экосферы подлёдного озера и глубинных явлений, влияющих на магнитосферу Земли. То есть на геомагнитное поле, которое является сложной и чрезвычайно неоднородной плазменной системой, генерирующей и распространяющей разнообразные типы электромагнитных колебаний. Наука пока имеет лишь предварительные модели этих физических процессов. Пробурив скважину до коренных пород и произведя натурные исследования на забое, мы сумеем повысить качество измерений этих сложнейших физических процессов и получить научные результаты гораздо более высокого уровня достоверности», - уверен Владимир Литвиненко.
Научная станция Восток, основанная ещё в 1957 году, как и буровой комплекс, который носит имя легендарного полярника Бориса Кудряшова, уже давно устарели, причём как морально, так и физически. Поэтому учёных, которые ведут там исследования в максимально неблагоприятных погодных условиях (вечный мороз и крайне низкое содержание кислорода в воздухе), можно, без всякого преувеличения, назвать настоящими героями.
Впрочем, скоро их бытовые условия станут гораздо более комфортными. В непосредственной близости от нынешней станции уже начата сборка нового зимовочного комплекса. Это позволит увеличить число членов сезонного отряда, количество и качество научных исследований. Более того, ААНИИ планирует открыть здесь филиал своей лаборатории изменения климата и окружающей среды.
Разрабатывается и проект нового бурового комплекса, который расположится в непосредственной близости от станции Восток. Его строительство необходимо для активизации исследований подледникового озера. В частности, для отбора донных отложений и проб воды с разных горизонтов.
«Буровой комплекс будет состоять из здания с вышкой, где мы разместим основное и вспомогательное буровое оборудование, а также двух дизельных электростанций. В его состав войдёт и так называемая «чистая комната», необходимая для подготовки профильного оборудования, складское помещение и ряд других. При проведении буровых работ, естественно, будут использоваться специально разработанные экологически безопасные технологии и технические средства их реализации», - отметил начальник научной партии Горного университета Алексей Большунов.
Отметим, что в адрес учёных петербургского вуза сегодня и накануне пришло множество поздравительных писем. Одно из них прислал Валерий Лукин, долгое время возглавлявший Российскую Антарктическую экспедицию. Он подчеркнул, что «в разработке и осуществлении безаварийного вскрытия подледникового озера Восток решающий вклад был сделан сотрудниками Горного университета под руководством Бориса Кудряшова и Николая Васильева, имена которых будут навсегда увековечены в истории изучения Антарктиды». Он также пожелал ректору Владимиру Литвиненко удачи в подготовке нового поколения полярников и дальнейших свершений на Белом континенте.
