Поиск
Лента новостей
Закрыть
Общество
ГИБДД за ночь поймала девять пьяных водителей в Екатеринбурге
Общество
Подледное озеро Восток: «память воды» существует
Следующая Новость
Загрузка...

    Нажмите CTRL + D, чтобы добавить в закладки эту страницу.

    Подледное озеро Восток: «память воды» существует

    10:54  26 Января 2015  /обновлено: 15:57  27 Октября 2015
    56508

    Подледниковое антарктическое озеро Восток хранит много тайн

    Подледниковое антарктическое озеро Восток хранит много тайн Российские полярники добрались до подледникового озера Восток в Антарктиде. Эта работа заняла целых три года. Проникновение в озеро произошло в воскресенье, в 13:12 по московскому времени, сообщил руководитель Российской антарктической экспедиции Валерий Лукин. Глубина скважины составила 3769 метров 15 сантиметров. Бурение производилось для того чтобы сделать доступ к озеру Восток для ученых постоянным. «Это — событие мирового масштаба, имеющее огромную научную ценность и значимость, - цитирует слова министра природных ресурсов и экологии Сергея Донского Федеральное агентство новостей. Подледниковое озеро Восток было открыто 33-й Советской антарктической экспедицией в 1987 году. Ученые считают, что озеро было закупорено льдом около полумиллиарда лет назад.

    Успех российских ученых

    Итак, 25 января 2015 года в 13:12 мск на отметке глубины 3769,15 метров российский буровой снаряд достиг поверхности подледного озера Восток, крупнейшего в Антарктиде (его размеры приблизительно 250×50 километров). Оно простирается под четырехкилометровым ледяным щитом, толщина водного слоя до 1200 метров. Существование озера под нашей антарктической станцией Восток (77° южной широты, 105° восточной долготы) Андрей Капица просчитал ещё в середине 50-х, но реальный водоем обнаружили только спустя почти три десятка лет. Открытие озера Восток мировая наука считает одним из крупнейших географических открытий второй половины XX века. Нынешнее проникновение в озеро, многими веками закупоренное под ледниками Шестого континента – уже второе (впервые в мире уникальные пробы воды были подняты из Востока в феврале 2012 года). Минувшую неделю специалисты работали особенно тщательно, чтобы своим вторжением «не наследить», то есть никак не повлиять на сформировавшуюся экосистему. «На завершающем этапе, когда до зеркала подледного озера оставался буквально метр-два, естественно, возникали некоторые технические моменты, и мы решили лучше не спешить, еще раз все проверить. А в успехе мы были уверенны», - отметил в интервью Федеральному агентству новостей кандидат физико-математических наук, заместитель директора Арктического и Антарктического научно-исследовательского института Росгидромета Александр Данилов. [video width="620" height="350" mp4="http://riafan.ru/wp-content/uploads/2015/01/Antarktida-FAN.mp4" poster="http://riafan.ru/wp-content/uploads/2015/01/Snapshot-66.jpg"][/video]

    Прикоснуться к вечности

    Из всевозможных версий возникновения озера Восток начальник Российской Антарктической экспедиции Валерий Лукин выделяет две гипотезы. Первая гипотеза: водная толща озера – результат таяния нижней поверхности ледника. Если эта догадка верна, то возраст воды в Востоке – 2-3 миллиона лет. Другая гипотеза – возможно, озеро существовало еще до оледенения Антарктиды, то есть в то время, когда Антарктида – часть суперконтинента Гондва́на – постепенно двигалась из средних широт в высокие, пока не заняла нынешнее «полюсное» положение. А поскольку само оледенение Антарктиды, как считают климатологи, началось порядка 30-40 миллионов лет назад, то и озеру может быть 30 - 40 миллионов лет. Более точно говорить об этом можно будет только тогда, когда будут подняты образцы воды с разных «глубин» и произведены измерения этого «возраста». Причем, любой результат будет очень интересен.

    Триумф российских технологий

    Почти десять лет российским ученым пришлось затратить на то, чтобы отстоять перед международным сообществом справедливость именно отечественной технологии экологически чистого проникновения в древнейшее озеро. По словам Валерия Лукина, в мире существуют четыре методики бурения ледников: российская, европейская, японская и американская. Мы и европейцы бурим с помощью керосина и фреона, японцы – с помощью ацетил-бутата (это очень ядовитая смесь, поэтому весь состав буровиков работает в противогазах). Американцы же бурят горячей водой. Вроде бы все чисто. Но представьте себе: температура воды, которой проводится бурение, +90 градусов. Этот крутой кипяток попадает в реликтовое озеро, где температура воды около минус двух градусов. Предположим, там живут какие-то микроорганизмы. Что будет с ними? Они сварятся. И что будут изучать микробиологи? Суп из этих микроорганизмов. Тепловой поток от скважины будет распространяться в глубину и в стороны, а значит, нарушится вся структура водного слоя. Измерить даже гидрофизические и гидрохимические параметры станет невозможно, потому что ученые будут мерить не реальную температуру, а ту, которая возникла за счет влияния горячей воды на реликтовую. А отключить подачу кипятка нельзя – иначе скважина быстро затянется, и никакие пробы и приборы с глубины будет просто не поднять. Российская же технология построена на элементарных принципах из школьного учебника физики. Скважина заполнена смесью из керосина и фреона. Естественно, возникает вопрос – как же так, керосин – очень вредное вещество, которое может загрязнить реликтовое озеро. Но, во-первых, керосин - жидкость гидрофобная, которая никогда не смешивается с водой. Если вода отстоится, керосин всегда будет на поверхности. Во-вторых, технология, разработанная специалистами Петербургского государственного Горного университета и Арктического и Антарктического НИИ, доказывает, что никакой угрозы загрязнения воды озера не существует. Для чего в скважину заливается смесь керосина и фреона? Потому что бурить лед «сухим способом», обыкновенным буром, можно только до глубины в 500 метров, дальше возрастает горное давление, под воздействием которого скважина начинает заплывать, сужаться. Попробуйте проткнуть пальцем обыкновенное тесто, и увидите, как быстро затягивается отверстие. Такой же эффект и в ледяном покрове. Бурить-то дальше можно, но наверх буровой снаряд уже не поднять. Значит, надо скважину заполнить каким-то незамерзающим веществом с плотностью, равной плотности льда, через которое можно продолжать бурение и извлекать на поверхность пробы льда. Всем этим условиям и соответствует смесь керосина с фреоном. При таком бурении создается искусственная недокомпенсация давления (за счет уменьшения давления «столба» заливочной жидкости). Вода реликтового озера, которая находится под ледяным покровом, обладает более высоким давлением. Расчетная величина разницы этого давления порядка трех атмосфер, и при первом бурении в 2012 году именно на эту величину в скважине поднялся столб заливочной жидкости после контакта бурового снаряда с водой. О том, что контакт произошел, указали три датчика, установленные на буровом снаряде – это датчик давления, датчик электропроводимости, которая абсолютно разная в смеси керосина с фреоном и в воде, и датчик, который регистрирует момент упора при резании льда. Когда буровой снаряд вошел в водный слой, все эти три датчика сработали одновременно, вода из озера естественным путем поднялась в скважину, и через четыре секунды лебедка была переключена на подъем. При этом оставшаяся в скважине заливная жидкость обеспечила полную герметизацию подледного озера от воздействия «цивилизации». Заливочная жидкость, состоящая из керосина и фреона, по плотности равна плотности льда, она легче воды и ни при каких условиях не может распространиться в сторону более плотной жидкости, то есть вытечь из скважины в подледниковый водоем. Аналогичным способом достигли подледного озера и в нынешнем году. Тщательно загерметизированные пробы воды будут доставлены для досконального исследования в ведущие научные центры России и других государств, где уже предвкушают величайшие открытия.

    Тайны подледных глубин

    Скептики брюзжат: зачем тратить огромные деньги на антарктические исследования, на проникновение в реликтовое озеро Восток? Ведь от ожидаемых открытий цены на коммунальные услуги не изменятся, и товары не подешевеют… Ответ абсолютно такой же, как на вопросы: зачем лететь на Луну, на Марс, опускаться на дно Мирового океана? Это вовсе не значит, что данные исследования дают человечеству или нашему государству какую-то реальную экономическую выгоду – сиюминутную или даже на ближайшие десятилетия. Но это, бесспорно, обогащает наши знания. Как отметил начальник Российской Антарктической экспедиции Валерий Лукин, мы открываем «форточку» в совершенно неведомый мир, который жил без всякого контакта с атмосферой в течение многих миллионов лет, а значит, сможем смоделировать, как развивалась наша планета. И мы можем встретить доселе неизвестные, совершенно уникальные живые организмы, которые просто жили по другим законам эволюции. Этими изысканиями создается своего рода естественный земной «полигон» для поиска живых организмов на других планетах Солнечной системы, для отработки инженерных, технологических решений…

    Техника завтрашнего дня

    Естественно, ученых интересуют пробы воды не только с поверхности подледного озера, но и со всех уровней водоема. Как показывают сейсмические измерения, толщина водного слоя непосредственно под скважиной в озере Восток – около 650-ти метров (в данном случае некорректно употреблять термин «глубина», поскольку глубина измеряется от поверхности земли). Безусловно, следующей задачей ученых станет исследование всего водного столба. Для этого коллективами Петербургского института Ядерной физики, Арктического и Антарктического института и Горного университета в содружестве с некоторыми предприятиями ВПК разработаны и изготовлены опытные образцы гидрологического и биохимического зондов, пробоотборника для взятия проб воды на различных горизонтах озера, а также специальное транспортировочное устройство, которое позволит доставлять эти инструменты через керосиново-фреоновую смесь без контактов с заливочной жидкостью. Транспортировочные узлы представляют собой буровой снаряд, внутри которого электродвигатель и маленькая лебедка с намотанным миллиметровым тросом длиной 700 метров. Уже известна толщина ледника, и ученые будут точно знать, в каком месте надо открывать этот транспортировочный узел, чтобы «умные» инструменты выполнили наблюдения непосредственно в водной толще озера. Эта уникальная техника испытывалась на севере Ладожского озера (там есть места с глубиной более 100 метров), а адаптацию к реальным условиям опытные образцы прошли во время нынешней экспедиции, буквально накануне проникновения в подледный водоем. В дальнейшем линейка приборов будет дополнена санарами для исследования дна реликтового озера, а также хитроумными устройствами для взятия проб грунта.

    На пороге научных открытий

    Анализируя материалы, поступающие об озере Восток, Валерий Лукин поделился некоторыми предположениями. По мнению ученого, водная толща реликтового подледного водоема – двухслойная. Сверху пресная вода, а нижний, придонный слой, должен быть достаточно сильно минерализован. То есть в этом озере вероятна весьма четкая граница раздела двух вод с разной плотностью и с разными теплофизическими характеристиками. Есть некоторые косвенные свидетельства, что ДНК молекул термофилов, которые были обнаружены в ледяном керне, свидетельствуют, что в каком-то геологическом прошлом существовали мощные выбросы геотермальных потоков, которые достигали нижней поверхности ледника. Эти бактерии, как известно, живут в водах с температурой свыше 60 градусов, поэтому они и называются термофилами. Точно такие же микроорганизмы были обнаружены в горячей воде гейзеров национального Йеллоустоунского парка США, северных японских островов и подводного Срединно-Атлантического хребта. Есть мнение, что в недалеком геологическом прошлом в придонных слоях озера Восток существовала очень мощная биотермальная активность. Это значит, что слишком сильно загазованные геотермальные воды из верхних слоев мантии доставлялись наверх, образуя придонный слой озера. Поэтому при создании приборов разработчики учитывали соответствующий диапазон физических и химических характеристик, которые можно ожидать при исследовании воды.

    «Память воды»

    Уникальность древней водной системы в том, что она тысячи лет, будучи надежно «замурованной» ледником, не соприкасалась с атмосферой, а, значит, сохраняет «историческую память» того, что было на планете задолго до нашей эры. Понятно, что судить о том времени мы сможем лишь по отдельным, «дожившим до нас», молекулам ДНК живых организмов. Впрочем, керны, извлеченные из скважины во время прошлых экспедиций, показали очень чистый, практически стерильный лед. Концентрация биологических клеток просто ничтожна: от одной до десяти клеток на миллилитр. То есть лед образован из абсолютно чистой воды. Это не только говорит о том, что поверхностный слой озера практически не содержит биологического материала, но и подогревает интерес ученых к нынешнему и к последующим проникновениям в озеро и к доставленным на поверхность пробам воды. С одной стороны, в Востоке могут быть открыты совершенно неизвестные живые организмы, которые ранее не обнаруживались на земле в других природных средах, в том числе в воде. А может оказаться, что эта вода действительно абсолютно чистая, то есть там никто не живет. Это тоже важнейший научный результат, потому что, выяснится, что есть на Земле такие условия обитания, в которых никто живой не выжить не может. Наиболее интересен для биологов и для геологов придонный слой озера. Но для этого надо изучить всю «колонку» воды, отобрать из нее пробы, провести анализы, выполнить гидрофизические и биологические зондирования. А затем перейти к отбору грунта. И все это через скважину глубиной около 3700 метров до поверхности подледного озера. Плюс толщина водного слоя, которая по данным сейсмических методов оценивается от 650 метров до 1200 метров. Но проникновение на такие глубины может приоткрыть тайны истории нашей планеты.

    Не сбавлять темпа

    Исследование озера Восток, также как и другие антарктические программы, разумеется, обогащают уникальными знаниями всё человечество, а также поднимают научно-производственную планку отечественных разработок и повышают престиж российской науки. Но всё это обходится государству в копеечку. Неслучайно заместитель директора Арктического и Антарктического научно-исследовательского института Александр Данилов обратил особое внимание на необходимость обеспечить непрерывность исследований. Ибо любая пауза в научных разработках потом обернется еще большими затратами. «Самое главное в этом проекте – его дальнейшее развитие и продолжение. Будущее этого, как и других антарктических проектов, конечно, зависит от финансирования, которое будет выделяться на нашу антарктическую программу. Есть сигналы, что финансирование может сократиться. Мы надеемся, что возможная оптимизация затрат, в том числе и по работам в Антарктике позволит продолжить исследования как на станции Восток, так и по другим научным проектам», - подчеркнул Александр Данилов. Алексей Захарцев

    Автор: Алексей Громов
    Новости партнёров
    Загрузка...
    Закрыть
    Нажмите "Сохранить", чтобы читать "РИА ФАН" на главной ЯндексаСохранить
    Популярное на сайте
    Читайте нас в соцсетях