«Нет ничего прекраснее антарктических льдов»
Что изучает наука гляциология, почему она важна и какие знания нам дает, рассказывает научный руководитель Института географии РАН, основатель современной гляциологической школы, академик РАН Владимир Михайлович Котляков.
«Знание – сила»: Владимир Михайлович, что изучает гляциология?
Владимир Котляков: Современная гляциология – это наука обо всех видах льда, в том числе атмосферном. Она включает в себя и выпадающий снег, и снежный покров, и лед на реках, и лед под землей, и вечную мерзлоту. Поэтому гляциология – очень широкий предмет, она изучает все виды природных льдов.
Уже в XIX веке многие ученые, например, Петр Петрович Семенов‑Тян-Шанский, тогдашний президент Русского географического общества, понимал важность этой науки, исследовал ледники на хребтах Тянь-Шаня. Ледники – это многолетние скопления снега, льда и фирна (крупнозернистого плотного снега в верховьях ледников), которые медленно движутся, растекаются под действием силы тяжести. Нижние слои льда в ледниках образовались тысячи, десятки и сотни тысяч лет назад. Например, в Антарктиде возраст базальных слоев льда, по некоторым оценкам, может достигать полутора миллионов лет! Возраст древнейших добытых кернов антарктического льда составляет 740 тысяч лет, и этот лед содержит бесценную информацию о природе далекого прошлого нашей планеты. Не секрет, что прогнозировать будущее мы можем, лишь хорошо изучив прошлое.
«ЗС»: В академических справочниках вас называют одним из крупнейших представителей гляциологии. Но это наука достаточно молодая. Почему?
В. К.: Гляциология не очень молода. Середина XIX века – это становление почти всех географических наук. До этого они существовали, но не были систематизированы. А если говорить о гляциологии, то, скажем, М. В. Ломоносов, который жил еще в XVIII веке, был энциклопедистом и в том числе географом, хорошо понимавшим значение этой науки. Он занимался и льдами – в частности, писал, что «в Южном океане великие льды ходят, почему сомневаться не должно, что на Южном полюсе должен находиться ледяной материк». И написал он это задолго до открытия Антарктиды. Именно Ломоносов первым в нашей стране составил сводку морских льдов в Арктике.
«ЗС»: Когда начались научные исследования Антарктиды?
В. К.: Сейчас уже трудно установить, кто первым сформулировал мысль о том, что ежегодное напластовывание снега на ледниках, а затем его постепенный переход в лед можно сравнить с осадочной горной породой и применить для исследования методы стратиграфии. Прошло более ста лет со времени первых работ по стратиграфии снега и льда до появления реконструкций климатических и природных условий на основе изучения ледниковых кернов. Мы знаем, что первые работы по стратиграфии снега на ледниках были выполнены в полярных районах в конце XIX века.
А. Э. Норденшельд летом 1873 года отметил «сезонную слоистость снежной толщи ледника». Активно исследовалась Гренландия, а в начале ХХ века было проведено несколько антарктических экспедиций, в которых велись наблюдения за поверхностными характеристиками снежного покрова, были сделаны стратиграфические описания верхних слоев ледяной толщи и вертикальных стенок айсбергов.
В 1922 году был впервые предложен механизм, объясняющий формирование на поверхности снежного покрова ветровых и радиационных корок. Изучая ленты белого и голубого антарктического льда, Ч. Райт и Р. Пристли объяснили их различия разным количеством воздушных включений. Впервые эти различия были связаны с условиями погоды, при которой формировалась толща.
С тех пор наши представления о формировании ледяного панциря Антарктиды, конечно, существенно пополнились. С уверенностью мы можем констатировать: именно Антарктида является главным земным «банком» наших знаний о климате прошлого.
В чем ее уникальность? Антарктида – это огромный материк, величиной почти с Европу, который покрыт панцирем изо льда. В центральной части его толщина более трех километров. Изучая этот материк, его особенности и историю формирования, мы словно на машине времени переносимся в разные эпохи жизни нашей планеты.
«ЗС»: Каким образом ведутся эти исследования?
В. К.: Началось все с наблюдений и сбора поверхностных образцов льда, затем настала эпоха бурения. Первый опыт бурения был предпринят еще в 1841 году одним из исследователей ледниковой теории Агассисом на Нижнеаарском леднике в Альпах. А первая ледниковая скважина в Антарктиде глубиной 371 м с целью измерения температуры в толще льда была пробурена в 1957 году в районе станции «Мирный» силами гляциологического отряда Второй советской антарктической экспедиции под руководством моего учителя П. А. Шумского. Глубокое бурение льда на станции «Восток» было начато в 1970 году. Техника и технология бурения разрабатывалась в Ленинградском горном институте, а изотопный анализ керна выполнялся в Москве в созданной тогда на базе Института географии АН СССР изотопной лаборатории.
Бурить лед очень трудно. Все дело в пластичности льда: стенки глубоких скважин, остающиеся открытыми, быстро смыкаются. Поэтому скважины приходилось заполнять жидкостями, имеющими ту же плотность, что и лед, да еще и незамерзающими. Все эти трудности удалось преодолеть. Бурение скважины, начатое в 1970 году, продолжилось до 1989 года, когда ее глубина достигла 3623 метра. Бурение было остановлено из-за опасности проникновения в большое подледниковое озеро и загрязнения уникальной водной толщи, возникшей, возможно, сотни тысяч и миллионы лет назад.