Статья по теме
Сложную задачу решают простейшие
Напомним: 5 февраля 2012 года российские ученые, работавшие на станции Восток, первыми в мире добрались до реликтовых вод озера, законсервированных под четырех километровой толщей льда миллионы лет! Это событие по масштабам сравнивают с посадкой на Луну или доставкой аппаратов на Марс. О достижении отечественной науки, а также предстоящих исследованиях рассказывает начальник Российской антарктической экспедиции Валерий Лукин.
«Горячий» ледник
- "АиФ-Петербург": Озеро Восток – закрытая экосистема, где миллионы лет не было света, тепла, контакта с атмосферой. Что вы ожидаете от исследований столь необычного материала и где они будут проходить? Есть ли под ледяным панцырем жизнь?
- Любой результат будет очень интересен. У нас есть образцы замерзшей воды из небольшой линзы, образовавшейся на глубине 3766 метров. Кроме того, есть такие же образцы воды из поверхностного слоя озера, которые поступили во внутренний объем бурового снаряда вместе с нижнем ледяным керном, граница которого находилась на отметке 3769,3м. При подъеме на поверхность скважины эта вода тоже замерзла из-за очень низких температур на поверхности ледника (-57⁰С). Лично мне верится в то, что толща озера двухслойная. Сверху – пресная вода, а нижний придонный пласт должен быть очень минерализован. Что касается жизни – то в нижних горизонтах ледяного керна уже нашли три молекулы ДНК бактерий-термофилов, которые обитают в воде с температурой + 60⁰С. Подобные бактерии живут в гейзерах Йеллоустонского национального парка США и северных Японских островов. Значит можно предположить, что дно подледникового озера тоже имеет геотермальную активность! Известно также, что кислорода в этой воде в 50 раз больше, чем в той, к которой мы привыкли.
Для биологов интересно такие важные аспекты: с одной стороны, могут быть открыты совершенно неизвестные живые организмы, с другой может оказаться, что это абсолютно стерильная вода, так как в ней нет никаких живых организмов, значит на Земле есть такая среда, где нет ничего живого. Это тоже большой научный результат.Исследования будут проводить в Санк-Петербурге в научно-исследовательских институтах Арктики и Антарктики и Ядерной физики в Гатчине, лимнологии - в Иркутске и микробиологии РАН в Москве.
- "АиФ-Петербург": Какое оно из себя - озеро Восток? Как появилось, сколько ему лет?
- Существуют две гипотезы его происхождения. Одна, наиболее популярная, что озеро – результат таяния нижней поверхности ледника. В этом случае возраст воды оценивается в 2-3 миллиона лет. Вторая – что оно существовало еще до момента оледенения Антарктиды, а этот процесс начался 30-40 миллионов лет назад. Если отталкиваться от этой точки зрения – возраст воды более 40 миллионов (!) лет. Длина озера примерно 280 км и средняя ширина до 50 км. У него продолговатая серповидная форма, внешне несколько похожая на озеро Байкал. Максимальная толщина водяного слоя – 1200 метров, а площадь водного зеркала – около 15000км², как у Ладожского озера.
-"АиФ-Петербург": К этому пласту вечности вы пробивались около 40 лет. А как все начиналось?
- Само бурение на станции «Восток» началось еще с конца 60-х годов. Непосредственно бурение скважины 5-Г, через которую и проникли в ледниковое озеро, было начато в 1990 году, когда о его существовании еще никто не знал.Озеро было открыто в 1994 г., при сопоставлении данных сейсмического зондирования, радиолокационных съемок подледного рельефа внутренних районов Антарктиды и высокоточных измерений верхнего профиля ледника с искусственных спутников Земли. Работы тогда выполняли американские, британские и советские (российские) специалисты. Наша Российская антарктическая экспедиция начала заниматься этим проектом 17 лет назад. К озеру мы подобрались бы и раньше, но в 1998 году по настоянию Международного арктического сообщества на отметке 3623 метра бурение было прекращено. Нам порекомендовали приостановить все операции и разработать экологически чистую технологию проникновения. А ведь до вод озера оставалось всего 140 метров. В итоге работы мы возобновили только в 2006 году.
Заклевали за экологию
- "АиФ-Петербург": Вы бурите при помощи керосина и фреона. Но ведь это сильнейшая химия, которой можно повредить все живое! Как удалось доказать правоту метода?
- Все эти опасения абсолютно беспочвенны. Для чего мы заливаем смесь керосина и фреона? Потому что обыкновенным механическим способом можно бурить только до 500 метров. Далее начинается эффект горного давления и стенки скважины «заплывают», т.е. диаметр скважины сужается - после этого вы буровой снаряд обратно уже никогда не вытащите. Для того, чтобы противодействовать этому эффекту необходимо заполнить скважину жидкостью по плотности равной плотности льда (0.91 г/см³). Именно такой плотностью обладает керосиново-фреонная смесь. Обратите внимание, что плотность этой смеси меньше, чем у пресной воды (1.00г/см³), поэтому более легкая жидкость не при каких условиях не будет внедряться в объем более тяжелой. Но дело не только в подходах и оборудовании. В том, что мы так долго, с 2001 года, согласовали с международным антарктическим сообществом нашу технологию проникновения, есть и политические причины.
- "АиФ-Петербург": Имеете ввиду многочисленные заявления той поры, что Россия скоро уйдет из Антарктиды?
- Все помнят, что творилось в стране в 90-х. В нашей сфере дошло до того, что с 1992-го американцы возили нас на «Восток» на своих самолетах, так как прекратил летать ИЛ-14 единственный отечественный борт на лыжных шасси. Альтернативы наша авиационная промышленность предложить не могла. Но когда американцы увидели, как далеко мы продвинулись в ледовом бурении, сообщили, что больше возить нас не могут, а сами в это же время начали разрабатывать свой проект. В 2000-м в нескольких километрах от нашей станции Восток построили сезонный лагерь и провели аэрогеофизические исследования акватории озера Востока. А национальный научный фонд США объявил конкурс на разработку специальной технологии быстрого бурения льда.
Европейские страны тоже буквально клевали нас, но уже за экологию. Лично я потратил 10 лет, чтобы доказать правильность наших инженерных расчетов, которые блестяще подтвердились на практике. Ведь еще никто не бурил на таких глубинах и под таким давлением. Оказалось, что лёд там сложен огромными монокристаллами размером до 3 метров и крепкими как алмаз. Так что самые главные герои этой эпопеи – ребята-буровики, команда гляцио-бурового отряда Санкт-Петербургского государственного горного университета под руководством профессора Николая Васильева.
Суп из микроорганизмов?
- "АиФ-Петербург": США, англичане тоже бурят в Антарктиде, но при помощи горячей воды, роботов. Может эти способы чище?
- Представьте себе, что крутой кипяток, + 90 градусов, попадает в первозданные воды. Предположим, там живут микроорганизмы. Что с ними будет? Сварятся. Получается, что биологи будут изучать суп из реликтовых микроорганизмов. Кроме того, тепловой поток распространяется по направлению температурного градиента - от теплых вод к холодным. При бурении на озере Элсуорт, где осуществляется аналогичный Востоку британский проект, горячий тепловой поток достигнет дна и будет там распространяться в стороны и таким образом нарушится вся температурная структура водного слоя.
Робот - тоже не выход. Это комплексный прибор в диаметре примерно 90 см, снабженный большим количеством датчиков. Он будет опускаться через кипяток, станет горячим сам и нагреет все окружающее. Нагрев воды при этом не «отключить», иначе просто не поднимете наверх приборы. Кстати, свой проект с международным сообществом англичане еще не согласовали. Официальное заключение им надо будет получить на Консультативном совещании по Договору об Антарктике, который пройдет с 11 по 20 июня в Австралии. Они должны будут ответить на все те вопросы, которые задавали и нам: о влиянии своей буровой технологии на окружающую среду, предотвращении техногенных катастроф и другие вопросы. Не знаю, как они выкрутятся из этой ситуации и что будут говорить.
- "АиФ-Петербург": Проникновение в озеро уже назвали одним из главных научных открытий начала ХХI века, но какое практическое значение имеет этот прорыв?
- Озеро по своим природным условиям очень приближено к объектам Солнечной системы, например, полярным шапкам Марса, спутнику Юпитера Европе. А именно там наиболее вероятно найти внеземную жизнь. Существуют косвенные доказательства, что в полярных районах Марса мощный ледяной покров, под которым может находиться вода. Поэтому озеро Восток поможет многое узнать о климате прошлого, решить ряд космических задач, объяснить изменения, произошедшие на Земле. Кстати, средняя температура на Марсе - 90⁰С, а на станции «Восток» было зарегистрировано -89,2⁰С.
- "АиФ-Петербург": Когда снова собираетесь проникнуть на миллионы лет?
- Сейчас главное - разработать и испытать оборудование для отбора и подъема проб воды. О грунте пока не мечтаем, эта задача не решена даже на уровне чертежей. А вот приборы для отбора и исследования воды уже созданы на базе Петербургского Института ядерной физики в Гатчине и предприятий ВПК. Испытания пройдут в августе-сентябре на Ладожском озере, там есть подходящие глубины до 200 метров. А в декабре 2012 года вновь отправляемся на Восток, там еще бездна тайн.
Ученые из Петербурга нашли на Антарктиде неизвестную бактерию 
К лету в Петербурге откроют 25 пляжей