Озеро Восток, расположенное в непосредственной близости от Южного геомагнитного полюса Земли - может быть, одна из последних серьезных загадок нашей планеты. Вода в нем, взятая в ледяной плен от 20 до 14 миллионов лет назад, сохранила информационный "снимок" доисторического состояния планеты. А это значит, что человечество имеет возможность заглянуть в такое далекое прошлое, о котором и не смело мечтать. Например, по состоянию воды можно будет судить о составе древней атмосферы, вулканических процессах, потрясавших планету в начале четвертичного периода. И даже о древних формах жизни.
На сегодня 45 государств имеют в Антарктиде свои станции и ведут активнейшую научную работу. Но именно русским принадлежит пальма первенства в открытии подледникового «реликта», а именно флагштурману авиационного отряда 4-й Советской антарктической экспедиции Р. В. Робинсону. Он, как затем и другие летчики при полетах со станции Мирный в район станции Восток, видел довольно большие участки поверхности, резко отличавшиеся от остальных и условно названные «озерами». Они встречались всегда в одних и тех же местах, поэтому даже использовались для навигации. Но тогда к этому никто не отнесся серьезно. Та же участь постигла и гипотезу известного гляциолога Игоря Алексеевича Зотникова (ныне член-корреспондент РАН, доктор географических наук), предположившего возможность таяния толщи Антарктического ледника при его движении.
Казалось бы, о каком озере может идти речь, если средняя температура в Антарктиде составляет -57° С. При такой температуре вода непременно замерзает. Но в том-то и дело, что озеро находится не на поверхности, а под четырехкилометровым слоем льда. Скажем откровенно, что даже когда летчики обнаружили эти плоские равнины, то озерами они назвали их за гладь, напоминающую с высоты озерную. Случилось так, что именно над таким озером, сами того не ведая, в 1957 году участники советской полярной экспедиции устроили станцию «Восток» (одноименное название было дано озеру в 1993 году). Даже Андрей Капица, тогда начинающий географ, а ныне академик, получив при сейсмозондировании в 1959 и 1964 годах нестандартный отраженный сигнал, не решился на столь смелую догадку. Сигнал выдал два пика отражения вместо одного - у отметок 3730 и 4130 метров. Из этого можно было сделать вывод, что до глубины 3730 м простирается толща ледника, а на глубине 4130 м начинаются коренные горные породы Антарктиды. Странную форму сигнала ученые в то время объяснили лежащими подо льдами осадочными породами.
Теперь точно известно, что сейсмические волны «наткнулись» не на осадочные отложения, а на 400-метровую толщу воды. А в 70-х годах XX столетия Британский полярный институт имени Р. Скотта выполнил большую программу авиаполетов с зондированием радиоволнами ледников Центральной Антарктиды. На лентах радиозондирования маршруты в некоторых местах пересекали участки, где отражения подо льдом имели очень своеобразный характер. Можно было предположить, что именно в этих точках полетные линии пересекали крупные скопления подледниковых вод, которые тогда, в 70-х годах прошлого века, и получили название подледных озер. А озеро, над которым располагалась станция «Восток», получило название по ее имени. Но все это по-прежнему было только научной гипотезой.
И только в начале 90-х годов, когда в руках европейцев оказались данные лазерной альтиметрии, сделанные с космического спутника «ERS-1», стало очевидно: в районе станции «Восток» находится большая плоская равнина до 280 км длиной и до 70 км шириной. Эти данные заставили А. Капицу поднять результаты своего давнего сейсмозондирования. Собрав все имеющиеся научные исследования, российский академик сделал доклад, ставший настоящей мировой сенсацией. Так в 1994 году мир узнал, что внутри безжизненного полюса холода находится древнее законсервированное озеро. Открытие гигантского подледникового озера в Антарктиде вблизи российской станции «Восток» справедливо причисляется к крупнейшим географическим открытиям XX века.
Установленные размеры озера впечатляли: в длину оно превышает 280 км, а в ширину 50 км. Таким образом, площадь водного зеркала составляет более 10 тыс. км2 и соизмерима только с такими озерами, как Онежское (Европа), Чад и Рудольф (Африка), Никарагуа (Центральная Америка) и Титикака (Южная Америка). Средняя глубина озера составляет 750 метров. После этого советские специалисты из полярной морской геологоразведочной экспедиции основательно «прощупали» озеро методом наземного зондирования. За несколько лет были проведены тысячи непрерывных сейсмических разрезов в самых разных направлениях озера. Результаты оказались ошеломляющими: человек впервые «увидел» то, что спрятано от него четырехкилометровой толщей льда. Например, выяснилось, что западная часть озера Восток имеет огромное количество бухт, заливов, полуостровов. Она мелководна, в отличие от восточной, имеющей обрывистую глубоководную береговую кромку.
Дно этого изогнутого полумесяцем пресноводного бассейна имеет резко пересеченный рельеф, глубина местами достигает 1200 метров. Как показывают результаты термического сканирования поверхности, температура воды в озере весьма высокая - примерно от +10° до +18° С. А последние исследования японских и американских ученых свидетельствуют, что озеро разделено рифом на два независимых ареала, в каждом из которых может быть своя уникальная микробиологическая среда.
К настоящему времени под ледовым панцирем Антарктиды обнаружено 77 озер. Но крупнейшим из них остается Восток. И уникальность его заключается в том, что толщей льда воды озера были полностью отрезаны от прямых контактов с атмосферой, с солнцем, ветрами и с жизнью на поверхности на протяжении нескольких миллионов лет. А это значит, что биологический и химический состав воды все это время оставался неизменным. Многие исследователи верят, что в древней воде могут обитать уникальные формы жизни. Отличается озеро и силой земного притяжения: ученые убедились в том, что над глубоководными водоемами гравитация слабее, поскольку плотность воды вдвое меньше плотности камня. Облетая озеро на самолете, ученые составили карту его дна. Их работа показала, что в озере находится около 5,4 тысячи кубических километров воды - примерно 5% от общемирового запаса пресноводной воды. Также сделано предположение, что озеро расположено в рифтовом разломе земной коры. Тогда, вполне возможно, на его дне происходят процессы, близкие к вулканическим, с извержением солевых потоков. Поэтому в придонных слоях вода может оказаться соленой. А сверху за счет таяния ледника вода, скорее всего, пресная. Полученные данные также позволили ученым определить высоту (уровень) свободной поверхности воды. Оказалось, что она на 3100 м выше уровня моря, т. е. вода озера не имеет прямого контакта с океаном, окружающим со всех сторон Антарктиду. Кроме того, над поверхностью воды находится высокий, в сотни метров куполообразный свод, заполненный древним воздухом.
Почему же при такой низкой температуре происходит таяние ледников? Научный ответ для неподготовленного человека мало что может объяснить. Но вкратце это выглядит так. Идя вслед за российским гляциологом И. Зотниковым, ученые Бристольского университета провели в 2000 году троекратную радиолокационную съемку озера. Оказалось, что у западной и северной его окраин, несмотря на низкие температуры, ежегодно стаивает почти 10-сантиметровый слой льда (температура таяния ниже обычной из-за большого давления лежащего сверху ледникового щита!). Еще проще - ледяная шапка играет роль термоса, а тепло Земли подтапливает лед. Впоследствии талая вода вновь замерзает у основания ледяного покрова, наращивая его снизу, - но уже у противоположных берегов. Таким образом, воды озера медленно циркулируют и полный цикл их обновления, согласно подсчетам ученых, занимает 15-30 тыс. лет.
Еще в начале 1970-х годов, когда о существовании озера имелись только догадки, на станции «Восток» начал действовать проект глубинного бурения льда. Первоначально основной целью глубинного бурения было получение непрерывного ледяного керна - цилиндрической колонки льда - своеобразного среза ледника, изучение которого позволи-по реконструировать все изменения климата нашей планеты за последние 420 тыс. лет, записанного в слоях нараставшего льда. Еще в 1959 году начальник станции «Восток» В. С. Игнатов при помощи термобура сумел достичь 40-метровой глубины. Годом позже термобур, сконструированный И. А. Зотиковым, смог пройти на 10 метров больше. Из-за несовершенства техники достичь более впечатляющих результатов тогда не удалось - бур попросту вмерзал в лед. Ситуация изменилась с приходом в 1967 году специалистов Ленинградского горного института, которые три десятка лет занимались бурением льда на станции «Восток», сумев углубиться в ледяную толщу на 3623 метра.
Ученые получили точные данные об изменениях в климате за последние 420 тысяч лет. Тем самым была получена информация о четырех полных климатических циклах на планете. Но именно эта скважина и стала предметом для дискуссий в последнее время. Когда российские исследователи стали углублять скважину, выяснилось, что ниже глубины 3543 метров, по данным изотопного анализа, находится лед неатмосферного происхождения. Как рассказал Валерий Лукин, атмосферные льды образуются в результате выпадения снега, который под собственной тяжестью превращается в фирн, а позднее в лед. Но лед из скважины был образован явно в результате замерзания воды.
На основании этого вышеупомянутый Игорь Зотиков выдвинул новую теорию. Опираясь на гипотезу о существовании суперматерика Гон-двана (в его состав входили Африка, Южная Америка, Азия, Австралия и, возможно, Антарктида, которые, впоследствии расколовшись, стали дрейфовать по земному шару и заняли затем современное положение), он предположил, что озеро Восток возникло как раз до оледенения Антарктиды, которое началось после сползания материка к полюсу холода. Воды новообразовавшегося озера покрылись льдом вместе со всем материком. По последним данным российских исследователей, толщина озерного льда над водой составляет 210 метров. Академик Зотиков предположил, что это и есть та самая равновесная величина, через которую уже пятьдесят миллионов лет не может проникнуть волна холода.
В 1994 году российские гляциологи пробурили три четверти пути до озера, изучая 400-тысячелетнюю климатическую историю планеты, записанную в слоях нараставшего льда. Образцы, добытые очень близко к «куполу», показывают присутствие микробов (в том числе и ранее неизвестных науке), питательных веществ и различных газов, включая метан. Другими словами, обнаружены все типичные признаки биологических процессов ныне, возможно, протекающих в полностью изолированной экосистеме. То есть это уникальная «капсула из далекого прошлого», открыв которую, ученые могут решить множество сложнейших нерешенных проблем в истории нашей планеты.
Российский рекорд по сверхглубокому бурению не удалось преодолеть еще никому: россияне сумели достичь запредельной отметки в 3623 м (специалисты других стран пока не в силах преодолеть барьер в 2500). Тем не менее, образцы льда, извлеченного в 1998 году с этой глубины ученые России, США и Франции поделили поровну. Достигнув этой точки, исследования пришлось приостановить. Российская техника могла бы продвигаться и дальше, но бурение прекращено из-за опасности нестерильного отбора проб, способного повредить уникальную реликтовую систему озера. Ведь в изолированной в течение сотен тысяч лет природной нише сложилось свое биологическое равновесие. Что произойдет, когда вместе с бурами сюда ворвется насыщенный современной микрофлорой атмосферный воздух? Не приведет ли неожиданная экспансия к непоправимым последствиям? А некоторые страны и вовсе призывают не вторгаться в неизведанное. А вдруг оттуда, из вечной тьмы, вынырнет какая-нибудь «чума XXI века»? В силу ряда физических причин озеро Восток, предположительно, перенанасыщено газами (в частности кислородом), и микроорганизмы, приспособившиеся к таким условиям, могут обладать уникальными свойствами. Неосторожное столкновение двух миров приведет к конфликту, и кто выйдет из него победителем, неизвестно: микробы озера Восток могут пострадать от вторжения микроорганизмов из земной биосферы, но и мы, теоретически, можем оказаться в роли жертвы. Поэтому в 1998 году на заседании SCAR - Международного научного комитета по антарктическим исследованиям - было принято решение остановить бурение. «Озеро слишком ценно, чтобы экспериментировать с ним», - предупреждает Кинан Эллис-Эванс, микробиолог из Кембриджа (Великобритания).
Но, даже будучи до конца неразгаданным, озеро Восток уже подарило науке массу бесценной информации. К примеру, его предлагаемая модель поразила астрономов сходством с природными условиями Марса. Известно, что северный полюс красной планеты тоже покрыт гигантским ледником. А миллионы лет назад Марс, как и Земля, испытал резкие изменения наклона оси вращения. Другими словами, области, являющиеся ныне полюсами холода, на обеих планетах имели в прошлом куда более теплый климат. Тогда становится вполне правдоподобной гипотеза о том, что и на нашем космическом соседе имеются полярные озера, подобные озеру Восток. И если под ледниками Антарктиды будет обнаружена жизнь, то почему бы таковой не оказаться и на Марсе? Даже Национальное космическое агентство США всерьез заинтересовалось проблемой земного озера, сопоставив его с океаном Европы, спутника Юпитера. Оказывается, подледниковое озеро на Земле - это идеальный полигон для отработки технологии проникновения под лед на Европе, где океан, как минимум, покрыт 20-километровой толщей льда, а озеро Восток - «всего» четырехкилометровой. Но проблемы остаются теми же. Как не занести «грязь» (земные бактерии) на юпитериан-скую луну, как пробить лед, как обеспечить передачу сигнала от подводного аппарата на поверхность?
Антарктический керн дал возможность судить о глобальных изменениях климата, происходивших на Земле за последние сотни тысяч лет. По соотношению изотопов кислорода в пузырьках воздуха ученые определили изменение содержания углекислого газа в атмосфере за последние полмиллиона лет. Уже достоверно известно, что оно менялось - и очень сильно. И самое главное - без какого-либо участия человека! А ведь именно «парниковым эффектом», вызванным развитием человеческой цивилизации, сторонники глобального потепления объясняют повышение средних температур атмосферы. Исследования показали, что вулканическая деятельность или, скажем, гигантские лесные пожары выбрасывали в атмосферу куда большее количество окиси углерода.
Дальше - больше. По утверждениям академика Андрея Капицы, который как раз и ведет эти работы, сначала поднималась температура атмосферы, а затем росло содержание в ней углекислого газа, а никак не наоборот! Словом, уже делают удивительные открытия! В керне антарктического льда, изъятого с глубины 3543 м, найдены следы ДНК. «Ученые сразу же поняли, что имеют дело с уникальным природным "реликтом", - говорит начальник российской экспедиции Института Арктики и Антарктики Валерий Владимирович Лукин. - Не исключено, что озеро таит в себе незнакомые современной науке бактериальные формы жизни, возраст которой около полумиллиона лет. Найденная ДНК, не совпадающая с земными организмами, - тому подтверждение. Специалисты по молекулярной биологии также убеждены, что такого вида ДНК нет в каталогах мировой науки».
Исследования идут полным ходом и приносят все новые открытия. В керне озерного льда из скважины молекулярными биологами из Петербургского института ядерной физики были обнаружены три вида термофильных мертвых бактерий, неизвестных науке. Их современные аналоги развиваются в гидротермальных источниках активных областей океанов и континентов при температурах +40-60° С. Из этого следует, что когда-то воды озера Восток были теплее всех современных южных морей. Российский микробиолог С. С. Абызов в результате исследований керна из глубочайшей в Антарктиде скважины доказал, что микроорганизмы существуют в состоянии анабиоза во льду вплоть до самых глубоких горизонтов. Пока считается, что жизнь, которая может быть найдена в воде озера или его донных отложениях, тоже ограничена микроорганизмами. При этом ни один из тех, что известны на сегодня, не смог бы существовать достаточно долго в этой воде.
И пока американские специалисты явно притормозили работы по созданию криобота, который должен был быть готов уже к лету 2004 году, в Санкт-Петербургской горной академии разработали уникальную технологию бурения льда, способную обеспечить стерильное проникновение .в подледное озеро. Однако научная общественность не слишком торопится дать России зеленый свет. Принято решение, что бурение можно будет начать в сезон 2006/2007 года. По словам В. Лукина, это событие по своей научной значимости можно сравнить лишь с высадкой человека на Луну. До поверхности озера осталось около 130 метров. «Пройти это расстояние мы рассчитываем в три зимовки», - заявил В. Лукин.
Водный слой озера отделяет от забоя скважины всего 130 метров льда. Что ждет человечество за этой небольшой перемычкой?
В.Сядро,
Т.Иовлева, О.Очкурова "100 знаменитых загадок природы"
Комментариев нет:
Отправить комментарий