Европейские полярники готовы пробурить в Антарктиде еще одно подледное озеро

Сотрудники Эдинбургского университета, Британской антарктической службы, а также Института полярных исследований Альфреда Вегенера под руководством доктора Джона Вудворда (John Woodward) из Нортумбрийского университета (Великобритания) закончили описание подледного озера Эллсуорт в Антарктиде, где планируется провести бурение льда в 2012−2013 году. Ученые определи место, где условия для бурения будут самыми оптимальными. Свои исследования доктор Вудворд и его коллеги опубликовали в последнем номере журнала Geophysical Research Letters.

«Мы очень ждали последние результаты наземных исследований озера. Теперь можно начинать бурение. Мы надеемся, что исследование озера теперь пойдет полным ходом», – говорит один из участников работы доктор Энди Смит.

Что скрывает лед

Пробурив лед, ученые смогут добраться до озера, отобрать там пробы воды и донных отложений. Если все запланированное удастся, проект станет большим прорывом в палеобиологии и других науках. Ученые смогут ответить на множество интересующих их вопросов. Например, какие формы жизни существуют в подледных озерах (модели говорят, что это должны быть бактерии или вирусы), а также откуда эти озера взялись. Ведь пока не ясно, образовались ли они за счет таяния нижней подошвы ледника, или же озера существовали еще до оледенения Антарктиды, а потом их накрыл лед. Во втором случае ученых ожидает множество интересных открытий – под льдом могут находиться очень древние формы жизни, которые идут по своему пути развития. Бурение интересно и для климатологов, ведь донные отложения озера хранят в себе палеоклиматические данные, что поможет восстановить климат Антарктиды за последние 250 тысяч лет.

Озеро Эллсуорт

Озеро Эллсуорт находится в западной части Антарктиды. В 2003 году им заинтересовался научный комитет антарктических исследований (SCAR). Через год эксперты комитета пришли к выводу, что лучшего кандидата, чем озеро Эллсуорт, для проведения подледного бурения им не найти.

В 2007 году команда доктора Вудворта начала подробные наземные исследования. На основе радиолокационного метода, при помощи импульсного радара, работающего на частоте 1,7 МНz, и сейсмического зондирования ученые составили карту толщины льда, скрывающего озеро, и карту подводного рельефа озерного дна. По словам доктора Вудворда, эти данные необходимы, чтобы точно знать, в каком месте нужно бурить. Во-первых, чтобы не попасть в точку, где озеро промерзает до самого дна, а во-вторых, донные осадки для отбора проб не должны перемешиваться течениями.

Теперь гляциологи полностью представляют, как выглядит озеро. Его длина составляет 14,7 км, а максимальная ширина – 3,1. км. Лед, скрывающий само озеро, имеет толщину от 3280 до 2930 метров. Площадь поверхности воды – 28,9 км² а объем – 1,37 км³. Восточная часть озера самая мелкая – там глубина составляет всего 52 метра, а к западу она постепенно увеличивается, достигая 156 метров. Интересно, что лед, покрывающий озеро, не статичен. Как показали измерения, он медленно движется со скоростью 4,5 метра в год от восточного берега к западному.

«Наши исследования показали, что оптимальная точка для проведения бурения имеет координаты 78 градусов 58 минут 4,44 секунды южной широты и 90 градусов 34 минуты 27,56 секунд западной долготы. Шансы достать именно в этом месте ненарушенные донные отложения самые высокие», — пишут авторы исследования.

По словам доктора Вудворта, в этом месте толщина ледяного покрова озера Эллсуорт достигает 3050 метров, а глубина — 143 метров. Бурение планируется провести с использованием горячей воды, процесс должен занять не более 50 часов. А пробы воды из озера и донных отложений нужно успеть отобрать в течение 36 часов, потом скважина просто замерзнет.

Ученые предполагают, что вода в озере пресная. Скорее всего, это замкнутая гидрологическая система: водные потоки не втекают и не вытекают оттуда. Вода поступает только благодаря постепенному таянию вышележащих слоев льда.

Подледные озера: долгий путь к открытию

Долгое время даже предполагать, что в Антарктиде могут существовать подледные озера, считалось абсурдным. Впервые эту гипотезу в 1961 году высказал Игорь Алексеевич Зотиков – автор теории теплового режима крупных ледников, в том числе и ледникового покрова Антарктиды. На основе расчетов он показал, что температура льда в районе антарктической станции Восток может достигать температуры плавления (-2°C) при давлении более 300 атмосфер. Следовательно, талая вода в этом месте в отдельных углублениях может скапливаться в виде озер.

Научное сообщество восприняло теорию с большим скептицизмом. Но, несмотря ни на что, практически в это же время в 1959−1964 годах под руководством профессора А. П. Капицы ученые стали проводить сейсмическое зондирование поверхности, где предположительно могло находиться озеро. В районе станции «Восток» сигнал выдавал два пика отражения (на глубине 3730 и 4130 метров) вместо одного. Это означало, что между этими отметками находится другая среда. Но какая? Прямых доказательств тому, что это вода, на тот момент не было.

Первое прямое свидетельство того, что подледные озера действительно существуют, получили американцы. В 1967 году завершилось бурение льда на американской станции «Бэрд». Когда бур прошел сквозь 2165−метровую толщу льда, из скважины неожиданно хлынула вода, которая гидравлическим ударом уничтожила все оборудование. Неудачная попытка доказала, что под мощным слоем антарктического льда происходят процессы таяния и формируются пространства, заполненные водой.

Озеро Восток: история бурения

Ученые пытаются добраться до водной поверхности озера Восток около 20 лет. Работы начались в 1989 году в рамках совместной экспедиции российских, французских и американских ученых. В 1999 году на глубине 3623 метра бурение приостановили из-за опасности загрязнения воды озера. Работы возобновились лишь в конце 2006 года, но из-за технической неисправности лебедки и кабеля термобуровой снаряд остановился на отметке 3665 метров.

Зимой 2008 года опять произошла неудача – на отметке 3668 метров сломался бур. Извлечь его не удалось, и тогда специалисты приняли решение продолжить бурение в обход этого участка. Отвод начали бурить с отметки 3590 метров, и в том же сезоне удалось пройти еще 8 метров. В 2009 году бурение началось уже с отметки 3598 метров. Сейчас бур находится на глубине 3650 метров, а до поверхности воды остается еще 100 метров.

Как рассказал корреспонденту Infox.ru начальник Российской антарктической экспедиции Валерий Лукин, в конце августа – начале сентября ученые планируют провести испытание на Ладожском озере зондов для измерения гидрофизических и биогеохимических параметров воды. Эти зонды, после того как завершится этап бурения льда на озере Восток (предположительно в 2011−2012 годах), при помощи специального транспортирующего узла в стерильном виде вместе с пробоотборниками будут погружены через скважину в толщу воды озера.

Эллсуорт и Восток не конкуренты

Хотя бурение на обоих подледных озерах будут вести практически одновременно, все же значимость научных результатов проектов сравнивать нельзя. Озеро Восток намного больше озера Эллсуорт, оно считается крупнейшим подледным озером в Антарктиде, а его возраст, возможно, достигает десятков миллионов лет. Возраст же озера Эллсуорт, напомним, не превышает 250 тысяч лет.