Gręžimo stotyje Vostok, archyvinė nuotrauka

Ledo kupolų lobiai. Kas ir dėl ko kovoja Antarktidoje

(atnaujinta 16:28 2020.01.28)
Žmonės nuo neatmenamų laikų manė, kad Pietų vandenyne turėtų būti žemynas: pusiausvyrai palaikyti, kad Žemė neapvirstų aukštyn kojomis

VILNIUS, sausio 28 — Sputnik. Lygiai prieš 200 metų Rusijos jūreiviai atrado dar vieną žemyną — Antarktidą. Nuo to laiko jis naudojamas tik moksliniais tikslais. Dėl to orų prognozės tapo tikslesnės, Žemės klimato kronika buvo atkurta per milijoną metų, o planetos ateitis globalinio atšilimo eroje tapo aiškesnė. Apie svarbiausius atradimus ir aktualiausius projektus — RIA Novosti medžiagoje.

Proveržis į pietines jūras

Žmonės nuo neatmenamų laikų manė, kad Pietų vandenyne turėtų būti žemynas: pusiausvyrai palaikyti, kad Žemė neapvirstų aukštyn kojomis. Nenuostabu, kad senoviniuose žemėlapiuose aplink Pietų ašigalį buvo pavaizduota žemė, pavadinta "Terra Australis Incognita" — nežinoma pietinė žemė.

Apie neatrastos teritorijos pietiniame vandenyne egzistavimą rašė Michailas Lomonosovas. Kadangi ledkalniai plūduriuoja, teigė mokslininkas, tai reiškia, kad jie turėtų atitrūkti nuo žemėje stūksančio ledyno. Kadangi ledkalniai yra didžiuliai, žemė yra didžiulė.

"Džeimsas Kukas, garsiausias XVIII a. keliautojas, ieškojo krantų pietinėse platumose. Tačiau jis vis tiek negalėjo pralaužti ledo — laivai buvo nedideli, su burėmis. Keliautojas teigė: užduotis buvo tokia sunki, kad jos niekas negalėjo įvykdyti. Kitą pusę amžiaus net nebandyta ieškoti žemyno pietuose. Rusijos ekspedicija aplink pasaulį buvo pirmoji, kuriai tai pavyko", — sako akademikas Vladimiras Kotliakovas, Rusijos mokslų akademijos Geografijos instituto mokslo direktorius, glaciologas, daugelio poliarinių tyrimų dalyvis.

1819 metų Liepą iš Kronštato pietinės jūros link išvyko du laivai. Fadėjus Belingshauzenas vadovavo laivui "Vostočnyj" ir visai ekspedicijai, Michailas Lazarevas vadovavo "Mirnyj". Atplaukę iš rytų pusės, 1820 metų sausio 28 dieną, jie pamatė pakrantę ir po kelių dienų priartėjo prie jos.

Maždaug tuo pačiu metu amerikiečių ir britų kartografiniai ir žvejybos laivai buvo tose platumose, jie pranešė, kad matė žemę. Tačiau Rusijos ekspedicija buvo tiriamoji, labai gerai parengta, sudaryta iš įvairių specialybių mokslininkų. Jūrininkai iš Antarktidos parsivežė didžiulę mokslinę medžiagą, vėliau paskelbtą prancūzų kalba.

Так выглядит структура замерзшей в скважине озерной воды. Фото шлифа в поляризованном свете
Фото : ААНИИ/Владимир Липенков
Sušalusio gręžinyje vandens kristalas.

"Todėl niekas tiesiogiai neginčija, kad šis atradimas priklauso rusams", — pabrėžia akademikas Kotliakovas.

Antarktidą dengia didžiulis ledo sluoksnis, kuris pradėjo formuotis maždaug prieš 35 milijonus metų.

"Šiaurės pusrutulyje ledynai tai plėtėsi, tai traukėsi, pavyzdžiui, vos prieš dešimt tūkstančių metų jie apėmė teritoriją, prilygstančią Maskvai. Antarktidoje ledynas yra nuolatinis. Jo storis sausumoje siekia keturis kilometrus. Ledas yra trapus. Tiesą sakant, tai tekanti masė, kuri plečiasi kaip duonos tešla", — aiškina mokslininkas.

Pagal tarptautinę konvenciją Antarktida priklauso visai žmonijai, joje draudžiama bet kokia ekonominė veikla, geologiniai tyrinėjimai. Ten galima vykdyti tik mokslinius tyrimus.

Trapi pusiausvyra

Arktis vadinama Šiaurės pusrutulio orų virtuve, tačiau Antarktis laikoma atsakinga už pietinio pusrutulio klimatą.

"Tam, kad būtų galima pateikti šiuolaikišką orų prognozę, reikia apdoroti nepaprastai daug duomenų. Kai mes pradėjome gauti informaciją iš Antarktidos, orų prognozės visame pasaulyje pagerėjo", — pavyzdį pateikia Vladimiras Kotliakovas.

Так выглядит ледяной керн
Фото : ААНИИ/Владимир Липенков
Ledo šerdis.

Antarktidos krantus skalauja Pietų vandenynas — didžiausias biologinių išteklių šaltinis planetoje. Jame gausu žuvų ir krilių — planktoninių vėžiagyvių, kurių daugiau yra šaltuose, o ne šiltuose vandenyse. Antarktidos centre temperatūra niekada nepakyla aukščiau -20 laipsnių Celsijaus, paprastai 50–60 žemiau nulio. Rekordas buvo užfiksuotas 1983 metais sovietinėje poliarinėje stotyje "Vostok" — 89,2 laipsniai šalčio.

"Tokiomis sąlygomis krintantis sniegas niekada neištirpsta. Aš ten buvau rugpjūčio pabaigoje. Temperatūra yra minus 60, dangus — visiškai giedras, nėra debesų, nėra vėjo, o ledo kristalai krenta tiesiai iš dangaus. Tai tęsiasi šimtus, milijonus metų nuolat, ledas kaupiasi, palaipsniui teka žemyn į jūrą, kur atskyla ledkalniai. Tai palaiko ledyno masės pusiausvyrą", — aiškina tyrėjas.

Šiandien Antarkties ledynas yra nuolat matuojamas, stebimas iš palydovų. Nerimą kelia Vakarų Antarktida, kuri greičiau praranda masę nei įgyja.

Iki 2010 metų buvo manoma, kad Rytų Antarktidoje pamažu kaupiasi ledas. Taip yra dėl to, kad atšilimo metu iškrenta daugiau kritulių. Dabar yra įrodymų, kad šios ledyno dalies sluoksnis artėja prie neigiamo rodiklio.

Ledas plukdomas į vandenyną. Jo srautas padidėjo, o tai reiškia, kad mažėja ledo sluoksnis.

Zenitinė raketų paleidimo sistema S-400 Triumf, archyvinė nuotrauka
© Sputnik / Михаил Воскресенский

"Ledkalnis išnyra jūroje ir pagal Archimedo dėsnį pakeičia vandens tūrį, kurio svoris yra lygus ledkalnio svoriui. Jūros lygis pakyla milimetro dalimis. Pagrindinis pavojus pasaulinio atšilimo eroje yra susijęs su Vakarų Antarktida, kurios bazė yra žemiau jūros lygio. Jei jūros vanduo prasiskverbs giliau link žemyno centro, kyla grėsmė, kad katastrofiškai pakils didesnės ledyno dalys. Ten dirbantys kolegos iš Amerikos pabrėžia, kad per šimtą metų Vakarų Antarktidos ledynas gali iš dalies arba visiškai suirti. Pastaruoju atveju jūros lygis pakiltų penkiais metrais. Galbūt, jie pernelyg perdeda pavojaus laipsnį", — sako Vladimiras Lipenkovas, Arkties ir Antarkties tyrimų instituto klimato kaitos ir aplinkos laboratorijos vadovas (Sankt Peterburgas).

Vostoko ežeras

1961 metais Geografijos instituto darbuotojas Igoris Zotikovas paskelbė straipsnį su skaičiavimais, iš kurių matyti, kad po Antarktidos ledynais galėjo būti skysto vandens ežerai. Tuomet juo mažai kas tikėjo. Tačiau hipotezė netrukus buvo patvirtinta, ir 1970 metais tarybų mokslininkai Vostoko stotyje pradėjo gręžti gręžinį, kuris, kaip paaiškėjo, atsidūrė virš vieno iš tokių ežerų.

Вышка буровой на станции Восток
Фото : ААНИИ/Владимир Липенков
Stoties "Vostok" bokštas.

2012 metais gręžinys pasiekė apatinį ledyno paviršių. Ir tada įvyko netikėtas dalykas. Kai sviedinys buvo ištrauktas, vanduo iš ežero, kuris kilo gręžiniu prieš srovę, reagavo su freonu iš gręžimo skysčio (statinė užpildyta juo, kad būtų išvengta jo suspaudimo dėl aukšto aplinkinio ledo slėgio) ir suformavo hidrato kamštį. Natūrali rezervuaro apsauga nuo išorinių poveikių. Nebuvo įmanoma nuleisti nė vieno prietaiso, iš kurio būtų galima imti ežero vandenį.

"Mes gręžėme, kad galėtume gauti gręžinyje užšalusio vandens. Manėme, kad jis bus informatyvesnis, nes jis nebuvo toks chemiškai išvalytas kaip ežero ledas, užšalęs nuo ledyno dugno. Bandėme du kartus, tačiau rezultatų, kurie žymiai praplėstų mūsų žinias apie ežerą, nepasiekėme. Šis tyrimo etapas — ežero atvėrimas — baigtas", — aiškina Vladimiras Lipenkovas.

Grimztame į dugną!

"Priešakyje — tiesioginiai Vostoko ežero tyrimai. Bus naujas gręžinys, per jį bus įleistas matavimo prietaisas, imamas vandens iš skirtingų gylių mėginių kiekis. Tam mums reikia kitų technologijų, gręžimo skysčio, didesnio skersmens gręžinio, milžiniškų lėšų, kurias galima palyginti tik su kosminių projektų finansavimu. Tai tikras megaprojektas", — sako Vladimiras Lipenkovas.

Dar ambicingesnė užduotis yra paimti nuosėdas iš dugno. Jose gali būti informacijos apie Antarktidos apledėjimo istoriją ir milžiniško rezervuaro atsiradimą jo centre, apie natūralios aplinkos pokyčius per pastaruosius keletą milijonų metų.

Dabar dauguma mokslininkų linkę manyti, kad Vostoko ežeras yra ledyno tirpimo dugne, o ne epochos, kai Antarktidoje nebuvo ledo, reliktas.

"Mes žinome, kad po ledynu yra išsišakojusi hidrologinė sistema — ežerai, upės ir pelkės. Vostoko ežeras yra didžiausias jo objektas. Įdomus klausimas: ar yra galimybė iš jo tekėti vandeniui? Anksčiau katastrofiški įvykiai, tokie kaip didelio tūrio vandens išleidimas, matyt, būdavo, bet šiandien ežeras yra stabilios būklės", — priduria mokslininkas.

Įdomu būtų sužinoti Vostoko ežero kilmės paslaptį ir jame rasti mikroorganizmų. Jei tai yra reliktas, gyvybė galėjo vystytis neįprastu būdu. Ir tai jau yra potencialus tyrimų objektas astrobiologams, kai kuriais aspektais panašus į dirbtinus Jupiterio ir Saturno palydovų — Europos ir Encelado — vandenynus.

Модель шлюпа Мирный, которым командовал Михаил Лазарев, участник открытия Антарктиды
© Sputnik / А.Шадрин
Laivo "Mirnyj" modelis.

Jei mikrobai pateko į ežerą iš išorės, tada būtina suprasti, kaip jie prisitaikė prie deguonies prisotintos, taigi ir nuodingos aplinkos. Būtų nemažiau nuostabu neradus nieko tokio, kas gyventų tokiame dideliame gėlo vandens tvenkinyje.

Dabar "Vostok" stotyje statomas naujas žiemojimo kompleksas, kurio pagrindu gali prasidėti kitas postamentinio Vostoko ežero tyrimo etapas.

Oras spąstuose

Mokslininkai iš Antarktidos ledo išgauna nuostabią informaciją apie planetos klimatą. Bet visa tai beprasmiška būtų be žinių, kada šis ledas susidarė. Tradiciniai, patikrinti metodai veikia tik tuo atveju, jei nėra stratigrafijos. Taip buvo nustatytas ledo šerdies gręžinio "Konkordijos" stotyje amžius — 800 tūkst. metų.

Ledo luitas iš "Vostok" stoties saugo nenutrūkstantį pastarųjų 420 tūkstančių metų metraštį. Žemiau stūkso deformuotas atmosferos ledas. Kaip nustatyti jo amžių?

Faktas yra tas, kad ledas apima daugybę oro burbuliukų, patekusių iš atmosferos. Atsiradus naujiems sluoksniams ir seniems grimztant giliau, oro slėgis burbuliukuose didėja. Esant tam tikriems rodikliams (jie vadinami hidrato disociacijos slėgiu), burbuliukai virsta oro klatrato hidratų kristalais. Senstant ledui, kristalų dydis didėja. Fizikai šį procesą vadina Ostvaldo brendimu.

"Tyrinėdami šerdį žemiausioje jo dalyje, kur yra tik hidratų kristalai, sužinojome, kad jų dydis smarkiai didėja didėjant gyliui. Iškart tapo aišku, kad šio ledo amžius yra labai didelis, ir, norėdami jį apskaičiuoti, pradėjome kurti matematinį hidrato augimo modelį ledyno atžvilgiu", — sako Vladimiras Lipenkovas.

Giluminiai rekordai

Problema ta, kad mėginiai iš Alan Hills ir East buvo paimti iš sluoksnių su sulaužyta stratigrafija. Iš jų galima sužinoti, kokia buvo atmosferos vidutinė sudėtis tam tikru laikotarpiu praeityje, tačiau jos raidos negalima atstatyti. Visi nori gauti kuo ilgesnį klimato kaitos rekordą.

"Tai leis mums išsiaiškinti, kodėl prieš maždaug milijoną metų vėlyvajame pleistocene pasikeitė klimato sistema. Viena iš galimų priežasčių yra CO2 kiekio sumažėjimas atmosferoje. Senovės ledo mėginių analizė rodo, kad tai atrodo neteisinga. Bet nei "rytinis" ledas, nei ledas su Alanu Hillsu neleidžia mums atskleisti laiko klimato eigos, kad suprastume, kaip Žemės atmosfera pasikeitė tuo kritiniu momentu, kad susiformuotų šių dienų klimato sistema", — aiškina jis.

Todėl būtina rasti senovinio ledo su jame išsaugota sluoksnių seka. Jį galima rasti Antarktidos ledyninių kupolų bazėje, iš kur prasideda ledo sklidimas. Ten nedidelis sniego kaupimosi greitis, plokšti ledo sluoksniai, srautas lėtas, ledo storis nėra pats didžiausias, todėl dugnas netirpsta.

Tarptautinė mokslo bendruomenė aktyviai užsiima seniausio planetos ledo paieškomis Antarktidoje. Vienu metu buvo pradėti keturi projektai. Kinai gręžia Dome A (Argus), kur yra jų "Kunlun" stotis, japonai ieško Dome Fuji netoli jų stoties, Europos konsorciumas, kurį sudaro 14 organizacijų iš dešimties šalių, pradėjo gręžti Dome C srityje, 40 km nuo Prancūzijos ir Italijos stoties. Konkordija, Rusijos mokslininkai planuoja senovinio ledo ieškoti B kupolo rajone — 300 kilometrų nuo stoties "Vostok".

"Daugeliui kupolų taikomos tik teorinės senovės ledo egzistavimo prognozės, tačiau mes jį jau atradome savo "rytiniame" branduolyje ir jei einame nuo gręžinio ledyne prieš srovę į vietą, iš kur šis ledas atkeliavo į Rytus, turime rasti senesnį ledą. 1,2 milijono metų su netrukdyta stratigrafija", — įsitikinęs Vladimiras Lipenkovas.

Šį sezoną mokslininkai artimiausiu metu vykdys nedidelę rogių-vilkikų ekspediciją į Kupolą — ten dislokuos lauko darbus, nustatys radarą ir, jei viskas pavyks, pradės gręžti ledyną.

Dar šia tema
Antarktidoje rado "pamestą" urvą
Mokslininkas pakomentavo milžiniško ledkalnio atsiradimą Antarktidoje
Kas nutiks vandenynui, jei Antarktida ištirps? Mokslininkai paskelbė verdiktą