вторник, 5 марта 2013 г.

Последние известия из озера Восток

Источник: ЕСОпортал
Вышка буровой установки на станции «Восток» (журнал «Природа»)
Вышка буровой установки на станции «Восток» (журнал «Природа»)

Завершился очередной сезон работы на антарктическом озере Восток. Полярники рассказали о том, что сделано, о планах на будущее и заинтриговали еще неопубликованными данными. Несколько дней назад в Санкт-Петербург вернулись участники очередного этапа работ по исследованию озера Восток в Антарктиде. Ученые рассказали о предварительных результатах работы во время видеомоста Санкт-Петербург–Москва, организованного агентством «РИА Новости».

Изучение озера Восток сегодня можно назвать одним из самых масштабных научных проектов России. Предположение о том, что под толщей антарктического льда скрывается огромный водоем, появилось в середине прошлого века. В 70-е году в существовании подледниковых озер уже никто не сомневался. Тогда же были начаты буровые работы на станции Восток, хотя само озеро было предсказано еще только теоретически, на основании геофизических данных. В 1972 году полярникам удалось пройти в глубь ледника до отметки 952 метра, в 1985 была достигнута глубина 2202 метра, в 1993 прошли отметку в 2755 метров, в 1998 году полярникам удалось достичь глубины 3623 метра. И вот, 5 февраля достигнув отметки 3769,3 метров специалисты Российской антарктической экспедиции после десятков лет бурения впервые проникли в скрытое под четырехкилометровой толщей антарктического льда озеро Восток — крупнейшее в Антарктиде подледниковое озеро, которое миллионы лет было изолировано от внешнего мира.


Технология бурения льда имеет свою историю. Как рассказал заведующий кафедрой бурения скважин Национального минерально-сырьевого университета «Горный» профессор Николай Иванович Васильев, работы по бурению льда начались в тогда еще Горном институте в 1967 году под руководством Бориса Борисовича Кудряшова, специалиста по бурению в осложненных условиях. Бурение скважины 5Г началось в 1990 году тепловым способом, для чего используются толстые, а, следовательно, тяжелые кабели. В условиях же Антарктиды, тем более что станция «Восток» находится на расстоянии 1400 км от берега, все материалы и механизмы должны быть тщательно продуманы и с точки зрения логистики. Кроме того, при механическом способе бурения, по мнению специалистов «Горного», керн получается более качественным.

Последние три года, когда скважина достигла глубины более 3 тысяч метров, ученым пришлось преодолевать проблему с бурением так называемого «теплого льда», который имеет температуру близкую к температуре фазового перехода между льдом и водой и при любом воздействии начинает плавиться. Основной проблемой бурения глубоких горизонтов ледников являются осложнения и аварии, вызванные налипанием частиц ледяного шлама на забойный буровой инструмент. Несколько лет назад в «Горном» была разработана технология, которая позволяет очищать буровой снаряд и не подвергать лед дополнительному воздействию, которое может вызвать его нежелательное плавление. Кроме того, нужно извлечь на поверхность ледяной керн, ради которого и проводится работа. Один рейс забойного снаряда занимает порядка пяти часов, за которые снаряд пробуривает расстояние всего лишь в три метра. Еще одно условие, которое должно быть соблюдено при буровых работах на озере, это исключение попадания в скважину каких-либо микроорганизмов с поверхности. По словам ученых, это условие соблюдается и буровая жидкость, вместе с которой могли бы быть занесены какие-либо частицы с поверхности, в воду озера не попадает.

В этом сезоне полярники возобновили буровые работы, чтобы получить образцы льда из свежей озерной воды, поднимающейся по скважине. Как рассказал руководитель Российской антарктической экспедиции Валерий Владимирович Лукин, по технологии, которая используется в буровых работах, предварительно создается эффект недокомпенсации давления столба заливочной жидкости в скважине, в результате чего за счет разницы давления вода из озера поднимается наверх и замерзает в скважине. Затем она разбуривается, и эта свежезамороженная вода поступает для анализа в научные лаборатории. Этим и занимались полярники в этом сезоне – разбуривали воду, проникшую из озера в скважину в прошлом году, и поднимали ее в виде ледяного керна на поверхность. Не обошлось без неожиданностей: оказалось, что вода, проникшая в скважину, поднялась на очень большую высоту – почти 600 метров, затем пошла на спад и в итоге замерзла на уровне около 40 метров. По теоретическим расчетам, все должно было быть иначе, и теперь в лабораторных условиях придется выяснить, почему так произошло. Это важно для следующего этапа – исследований непосредственно водной толщи озера. Нужно будет еще раз вскрыть озеро и опустить в скважину специальный исследовательский модуль, который возьмет пробы воды. Для такой работы необходимы точные расчеты. Кроме того, какое-то время будет необходимо поддерживать скважину в незамерзшем состоянии. В дальнейшем будет разработана специальная буровая установка, которая сможет взять пробы грунта со дна озера. По словам Николая Васильева, сделать это реально, но сложнее, чем при осуществлении буровых работ на Луне и на Марсе.

Полученные в прошедшем сезоне керны прибудут в Санкт-Петербург только в мае, на борту исследовательского судна «Академик Федоров», где они хранятся в специальных рефрижераторных камерах.

Что касается поиска реликтовых микроорганизмов, которые могли сохраниться в озере, Владимир Яковлевич Липенков, заведующий Лабораторией изменения климата и окружающей среды Арктического и Антарктического Научно-исследовательского института (ААНИИ) сообщил, что в ближайшее время будут опубликованы первые результаты исследований, и намекнул, что нас ждет много интересного. Пока что группа специалистов Института ядерной физики под руководством Сергея Булата исследовала прошлогодние образцы намерзшей на буровой снаряд воды, которая хлынула в скважину, но смешалась с буровой жидкостью, так что 4 вида бактерий, в итоге обнаруженные в пробах, оказались занесенными с поверхности. Но это предсказуемый результат. Вполне возможно, что и в верхнем слое воды жизни не окажется, а вот в более глубоких слоях и осадочных породах шансы найти неизвестных пока «оксигенофилов» есть. Дело в том, что в воде озера очень высокая концентрация кислорода, в 50 раз выше, чем в обычной питьевой воде (точные данные ученые рассчитывают получить, проанализировав свежие керны). Науке неизвестны организмы, которые могли бы существовать в подобных условиях. Кроме привычки к высокой концентрации кислорода, обитатели озера должны использовать неорганический углерод, выживать при высоком давлении и низких температурах.

А пока мы ждем сенсаций от биологов, Владимир Липенков рассказал о гигантских монокристаллах льда, обнаруженных в процессе бурения. Ранее на Земле такие гиганты не встречались – длина ледяных глыб превышает 3,5 метра при том, что скорость роста найденных кристаллов не превышала 5 мм в год. Такой медленной скорости нарастания невозможно достичь даже в идеальных лабораторных условиях. Речь идет уже об озерном льде, а не о леднике, то есть это тот лед, которым покрыто озеро, как в обычных водоемах зимой.

Как сказал Валерий Владимирович Лукин, проникновение в озеро Восток можно сравнить с освоением космоса – по значимости для науки и для увеличения престижа государства. Сначала в космос запустили первые спутники, что само по себе стало сенсацией, в Антарктиде появились первые путешественники и первопроходцы, затем в космос отправился человек, появились и первые антарктические исследовательские станции. Сейчас активно изучаются разные объекты Солнечной системы, тот же марсоход Curiosity ищет жизнь на Марсе, а мы идем вглубь и ищем жизнь в озере Восток и проекты эти по значимости не уступают друг другу. Кроме того, подобные системы могут существовать и подо льдом в полярных шапках Марса, на некоторых спутниках Юпитера. Таким образом, подледниковые озера Антарктиды являются отличным полигоном для отработки инженерных решений и технологий, которые будут направлены на другие объекты Солнечной системы.