Полярная Почта

Станция Восток : viewtopic.php?f=3&t=728

Озеро Восток — крупнейшее подлёдное озеро в Антарктиде. Озеро расположено в районе антарктической станции «Восток» (77° южной широты, 105° восточной долготы) под ледяным щитом толщиной около 4000 м и имеет размеры приблизительно 250?50 км. Предпологаемая площадь 14.000 кв. км.

Озеро Восток уникально прежде всего тем, что находилось в изоляции от земной биосферы на протяжении миллионов лет. Естественным изолятором озера служил и служит четырёхкилометровый ледяной панцирь над ним. Как полагают учёные, в водах озера могут обитать живые организмы, в нём имеются все необходимые для жизни факторы:

* Пресная вода, содержание кислорода в которой примерно в 50 раз выше, чем в обычной пресной воде. Кислород в воды озера доставляют постепенно опускающиеся в глубины верхние слои льда.
* Температура воды весьма высокая — не менее 10 °C в глубине. Тепло озеро получает, скорее всего, от подземных геотермальных источников. Температура на границе вода-лёд составляет минус 3,2 °C.
* Давление воды в озере, согласно расчётам, более 300 атмосфер (давление создаётся толщей льда), но микроорганизмы могли приспособиться к таким условиям.

Микроорганизмы, приспособленные к жизни в таких удивительных условиях, изолированные от земной биосферы (а значит и эволюционные процессы там протекали по-другому), могут обладать уникальнейшими свойствами.

Название озеро получило от советской (теперь российской, с международным экипажем) научной станции Восток, работающей в этом районе с 1957 года.

Открытие озера Восток — одно из крупнейших географических открытий второй половины XX века.

Всего на 2007 год в Антарктике обнаружено более 140 подледниковых озёр.
История открытия

Существование этого озера, как и других подлёдных озёр, было предсказано (опираясь на данные исследований и теоретические обоснования) ещё в 1960-70х годах, но считается, что само открытие произошло относительно недавно, в 1996 году, совместными усилиями российских и британских полярников.

Теоретические обоснования

Мысль о том, что при очень большой толщине ледника температура у его нижней границы может стать равной температуре плавления льда, известна с конца XIX века. Она следовала из представлений П. А. Кропоткина, полагавшего, что в толще крупных, холодных сверху ледников, где не сказываются временные колебания температуры, последняя линейно повышается с глубиной, как это происходит в скважинах, пробурённых в других горных породах.

Исходя из этого положения, уже в 1950-х годах нашего века океанолог Н. Н. Зубов ввёл понятие критической толщины ледника, при которой у его дна достигается температура плавления льда (при соответствующем давлении). Он был первым, кто высказал предположение о том, что необычайно большая толщина ледниковых щитов в удалённых от берегов местах, обнаруженная при первых сейсмических исследованиях ледников в Антарктиде, может послужить причиной существования воды в нижних частях, даже когда температура льда на поверхности очень низка.

В 1955 году английский гляциолог Гордон Робин опубликовал ставшую классической работу, в которой показал, что поле температуры формируется в толстых антарктических ледниках под сильным воздействием вертикального переноса холода опускающимися вниз частичками льда, и отнюдь не линейно. Поэтому использовать подход Зубова для оценки условий в глубинах таких ледников нельзя.

В 1961 году И. А. Зотиковым были проведены теплофизические расчёты, основанные на решении уравнения теплопроводности в леднике, рассматриваемом как движущаяся жидкость. Учтён был и конвективный перенос холода сверху вниз. На этой основе проанализированы данные о ледниковом покрове центральной части Восточной Антарктиды, полученные в первых четырёх советских антарктических экспедициях (САЭ), и показано, что по профилю от станции Мирный к станции Восток и далее к Южному географическому полюсу центральные области ледникового покрова Антарктиды находятся в условиях, когда отвод тепла от нижней поверхности ледника вверх из-за большой его толщины очень мал. В связи с этим часть геотермического потока должна постоянно затрачиваться на непрерывное таяние у границы лёд — твёрдое ложе. В тех же работах было приведено рассчитанное из указанных выше соображений поле температур по всей толщине льда под станцией Восток и показано, что температура льда у его нижней границы равна температуре плавления (?2 °C) при давлении у ложа более 300 атмосфер. Вывод: талая вода в виде сравнительно тонкой плёнки выдавливается в те места, где толщина ледника меньше, и намерзает там вновь, двигаясь к краям ледника уже в виде льда. В отдельных углублениях подлёдного ложа эта вода может скапливаться в виде озёр под самой толстой центральной частью Антарктического ледяного щита.

Таким образом, возникла гипотеза, что подо льдом Антарктиды, на площади, почти равной площади Европы, разливается море пресной воды. Она должна быть богата кислородом, который доставляют постепенно опускающиеся в глубины верхние слои льда и снега. И очень может быть, что в этом подледниковом озере есть жизнь. Была составлена расчётная карта областей непрерывного таяния у ложа в центральной части ледникового покрова Антарктиды. Из карты следовало, что станции Восток, Амундсен-Скотт, Берд находятся в областях, где идёт непрерывное донное таяние, и можно ожидать, что здесь существуют подледниковые озера.

Впервые реальное подтверждение гипотезы И. А. Зотикова были получены в результате бурения самой глубокой в 1960-е годы скважины (два с лишним километра) на американской станции Берд, которая относилась к области, где должно было происходить подледниковое таяние. Когда бур достиг дна ледника, в скважину хлынула пресная вода.

Признание факта постоянного донного таяния и подледниковой воды в центральной части Антарктиды в дальнейшем создало новые подходы к реконструкции четвертичных ледниковых покровов, поискам скоплений полезных ископаемых (в особенности нефти и газа), выдавливаемых к краям ледников водой, оно стало главным теоретическим фактором отклонения проекта захоронения радиоактивных отходов на дне ледникового покрова в Центральной Антарктиде.

Сейсмическое зондирование в районе станции Восток

Сейсмическое зондирование ледникового щита под станцией Восток, проведённое под руководством А. П. Капицы в 1959 и 1964 годах позволило определить его толщину. При этом оказалось, что помимо главного пика отражения от дна ледника в приёмном сигнале выявлялся ещё один. Тогда он был интерпретирован как отражение от нижней границы слоя осадочных пород под ледником. Позже возникло предположение, что это был сигнал отражения от границы льда с водой.

Попытки достичь озера

В 1989 исследователями совместной экспедиции российских, французских и американских учёных на базе станции Восток было начато бурение льда с целью палеоклиматических исследований. Начиная с глубины 3539 м, достигнутой к 1996, химический и изотопный состав льда и его кристаллографическая структура существенно изменились — оказалось, что этот лёд представляет собой замороженную воду подлёдного озера.

Бурение было проведено до глубины 3623 м. Образцы льда с этой глубины имели возраст около 420 тыс. лет, поэтому предполагается, что озеро было закупорено льдом не менее 500 тыс. лет назад. Бурение было приостановлено в 1999 приблизительно в 120 м от предполагаемой поверхности озера, чтобы не допустить загрязнения воды, которое может повредить уникальной экосистеме озера.

В рамках 52-ой Российской антарктической экспедиции (2006—2007) в конце декабря 2006 было возобновлено бурение и получен первый ледяной керн с глубины 3650,43 метров.

Всего за сезонные работы в 2006—2007 годах планировалось извлечь 75 метров ледового керна. Однако термобуровой снаряд из-за технической неисправности лебёдки и кабеля пришлось остановить на отметке 3 тыс. 665 метров — до поверхности озера осталось ещё около 85 метров. (Погрешность в расчетах плюс-минус 20 м). Забор проб воды из подледникового озера Восток планировалось провести в рамках Международного полярного года в сезоне 2008—2009 годов.

В антарктическом сезоне 2008 года опять произошла авария — оборвался буровой снаряд. В январе 2009 года Российские буровики, выполнив все необходимые подготовительные работы по расширению диаметра ледяной скважины, приступили к операции по «захвату» бурового снаряда с целью его подъема на поверхность.

По информации 54-ой Российской антарктической экспедиции от 22 января 2009 года на станции Восток продолжаются гляцио-буровые работы. После расширения ствола скважины до 138 мм, в забойную зону доставлено 300 л этиленгликоля, подготовлено устройство для извлечения аварийного снаряда. Однако после этих мер подвижки аварийного снаряда пока не наблюдается. В случае если движение снаряда не произойдет, начнется бурение в обход с глубины 3580 м — до поверхности озера при этом останется 170 метров.

В исследованиях участвуют шесть научных групп, в состав которых входят сотрудники НИИ и университетов двух стран — России и Франции. В 2004 году Россия подписала с Францией Соглашение о создании Европейского научно-исследовательского объединения (ЕНИО), цель которого — «создание архива климатических и биологических данных, выполнение экзобиологических исследований антарктических подледниковых озёр на основе изучения ледяных кернов Восточной Антарктиды».

Рельеф в районе озера

Ледник в районе озера Восток имеет в десять раз меньший уклон, чем в соседних районах. Западнее плато находится резкий подъём (так называемый Ridge B-C), а восточнее — столь же резкий спуск. Такая структура характерна для шельфовых ледников. Это послужило ещё одним подтверждением гипотезы существования озера.

Толщина льда в разных частях озера составляет от 3800 м на севере до 4250 м на юге, перепад высот границы раздела составляет около 400 м, тогда как на поверхности ледника перепад высот всего около 40 м. С более высокой северной стороны лёд тает, а с южной — намерзает.

Озеро разделено на две части подводным гребнем. Глубина северной части составляет около 400 м, южной — около 800 м; глубина над гребнем порядка 200 м.

Недавние исследования показали, что в результате действия приливных сил, поверхность вода-лёд колеблется с амплитудой 1—2 см. Это явление вызывает перемешивание воды и может быть существенным для выживания микроорганизмов.

Экосистема озера

Хотя прямых свидетельств наличия жизни в озере Восток не получено, большинство исследователей считает, что в озере могут обитать микроорганизмы.

Олиготрофность экосистемы озера

Экосистема озера относится к субгляциальным (подлёдным) экосистемам, которые характеризуются крайне высокой степенью олиготрофности, то есть низкой концентрацией питательных веществ — такие экосистемы являются наиболее олиготрофными системами Земли. Причиной такого положения вещей являются следующие факторы:

* В большинстве экосистем Земли началом пищевой цепи являются автотрофные фотосинтезирующие организмы, которые синтезируют органические соединения из углекислого газа, используя энергию Солнца. Особенностью озера Восток (в отличие от озёр сухих долин Антарктики) является невозможность использования экосистемой солнечной энергии из-за крайне толстого покрывающего озеро слоя льда.
* Содержание органики в тающем льду крайне низко, то есть, в отличие от абиссальных экосистем (экосистем больших глубины океанов), в которых есть постоянный приток органики (детрита) из приповерхностной зоны фотосинтеза, гетеротрофы в субгляциальных системах не могут быть повсеместно распостранены.

Таким образом, если жизнь в глубинах озера и есть, то образовать экосистему она может только при наличии притока энергии в химической форме (восстановленного неорганического субстрата), достаточных для нефотосинтезирующего синтеза органического вещества, то есть начальными звеньями пищевых цепей экосистемы должны быть хемосинтезирующие организмы. Возможным аналогом могут послужить экосистемы абиссальных выходов минерализованных гидротермальных флюидов (чёрных и белых курильщиков), привязанных к разломам земной коры.

Однако наличие или отсутствие источников таких субстратов весьма зависит от геологической природы Востока, которая в настоящий момент не ясна. Сейчас (2005) есть два предположения о его природе:

* рифтовая впадина — флюиды могут поступать
* ледниковая эрозия — флюидов нет

Бактериальные пробы

Особенность Востока — «замерзание сверху», то есть намерзание льда, образованного верхними слоями воды, на подошву покрывающего его ледника. Естественно, что эти намёрзшие слои стали объектом исследований для определения численности и состава микрофлоры озера. Результаты анализа проб льда из таких намороженных слоёв весьма противоречивы: во многих отмечается концентрация бактериальных клеток в 10?-104 бактерий на см?, близкая к концентрации клеток в покрывающим намороженные слои льде, в некоторых отмечается более высокая концентрация.

Также неоднозначны и исследования ДНК-профилей. В некоторых пробах они аналогичны ДНК-профилям покрывающего льда, однако некоторые исследователи показали наличие ДНК-последовательностей, близких к ДНК термофильных и хемотрофных бактерий, что может указывать на наличие очагов геотермальной активности в озере.

Возможные аналоги экосистемы озера

Условия в подлёдном водоёме могут быть близки к условиям на Земле в период позднего протерозоя (750—543 млн лет назад), когда несколько раз происходили глобальные оледенения земной поверхности, продолжавшиеся до 10 млн лет (Snowball Earth).

Предполагается, что опыт исследования озера может быть полезен при исследовании спутников Юпитера Европы и Каллисто, на которых, по некоторым гипотезам, существуют аналогичные образования. Это может стать одним из наиболее многообещающих проектов поиска внеземной жизни.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Оригинал статьи http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%BA_(%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%BE)

Отчёт конференции по озеру Восток, 1998 http://www.ldeo.columbia.edu/vostok/Report.pdf (документ в формате .PDF на английском языке)

Антарктический феномен - озеро Восток
И.А.Зотиков
Опубликовано в журнале "Природа", N 2, 2000 г.

Открытие гигантского подледникового озера в Антарктиде вблизи российской станции Восток многие называют одним из крупнейших географических открытий XX в. Длина озера около 250 км, ширина около 50 км, глубина до 750 м. Однако скважина, пробуренная над ним в толще льда и остановленная на глубине 3623 м (всего в нескольких десятках метров от озера), пока воды не коснулась. Бурение прекращено из-за опасности нестерильного отбора проб, способного повредить уникальную реликтовую систему озера. Это решение было принято в 1998 г. на заседании SCAR (Scientific Counsil for Antarctic Research) - международного научного комитета по антарктическим исследованиям. Мы еще вернемся к этому решению, попытавшись прежде разобраться в сущности самого феномена.

Вода под ледником

Мысль о том, что при очень большой толщине ледника температура у его нижней границы может стать равной температуре плавления льда, известна с конца прошлого века. Она следовала из представлений П.А.Кропоткина [Кропоткин П.А., 1876], полагавшего, что в толще крупных, холодных сверху ледников, где не сказываются временные колебания температуры, последняя линейно повышается с глубиной, как это происходит в скважинах, пробуренных в других горных породах.
Исходя из этого положения, уже в 50-х годах нашего века океанолог Н.Н.Зубов [ Зубов Н.Н.,1955; Зубов Н.Н.,1959а; Зубов Н.Н.,1959б] ввел понятие критической толщины ледника, при которой у его дна достигается температура плавления льда (при соответствующем давлении). Он был первым, кто высказал предположение о том, что необычайно большая толщина ледниковых щитов в удаленных от берегов местах, обнаруженная при первых сейсмических исследованиях ледников в Антарктиде, может послужить причиной существования воды в нижних частях, даже когда температура льда на поверхности очень низка.
В 1955 г. английский гляциолог Г.Робин опубликовал свою, ставшую классической, работу [Robin G. Q.de, 1955], в которой показал, что поле температуры формируется в толстых антарктических ледниках под сильным воздействием вертикального переноса холода опускающимися вниз частичками льда, и отнюдь не линейно. Поэтому использовать подход Зубова для оценки условий в глубинах таких ледников нельзя.
В 1961 г. мною были проведены теплофизические расчеты, основанные на решении уравнения теплопроводности в леднике, рассматриваемом как движущаяся жидкость. Учтен был и конвективный перенос холода сверху вниз. На этой основе проанализированы данные о ледниковом покрове центральной части Восточной Антарктиды, полученные в первых четырех советских антарктических экспедициях (САЭ), и показано, что по профилю от станции Мирный к станции Восток и далее к Южному географическому полюсу центральные области ледникового покрова Антарктиды находятся в условиях, когда отвод тепла от нижней поверхности ледника вверх из-за большой его толщины очень мал [Зотиков И.А.,1961] . В связи с этим часть геотермического потока должна постоянно затрачиваться на непрерывное таяние у границы лед-твердое ложе. В тех же работах было приведено рассчитанное из указанных выше соображений поле температур по всей толщине льда под станцией Восток и показано, что температура льда у его нижней границы равна температуре плавления (-2оС) при давлении у ложа более 300 атм. Вывод был таким: талая вода в виде сравнительно тонкой пленки выдавливается в те места, где толщина ледника меньше, и намерзает там вновь, двигаясь к краям ледника уже в виде льда. В отдельных углублениях подледного ложа эта вода может скапливаться в виде озер под самой толстой центральной частью Антарктического ледяного щита.
Таким образом, можно полагать, что подо льдом Антарктиды, на площади, почти равной площади Европы, разливается море пресной воды. Она должна быть богата кислородом, который доставляют постепенно опускающиеся в глубины верхние слои льда и снега. И очень может быть, что в этом подледниковом озере есть жизнь.
Через два года уже была составлена расчетная карта областей непрерывного таяния у ложа в центральной части ледникового покрова Антарктиды. Из карты следовало, что станции Восток, Амундсен-Скотт, Берд находятся в областях, где идет непрерывное донное таяние, и можно ожидать, что здесь существуют подледниковые озера [Zotikov I.A, 1963].
Надо сказать, что реакция на это открытие была двоякой. С одной стороны, признавалась его важность, а с другой - на докторскую диссертацию "Тепловой режим Антарктиды", написанную автором в 1967 г., были даны отрицательные отзывы.
К счастью для меня, завершилось бурение самой глубокой тогда скважины (два с лишним километра) на американской станции Берд, которая относилась к области, где должно было происходить подледниковое таяние. Когда бур достиг дна ледника, в скважину хлынула пресная вода. Бур был мгновенно разрушен и навечно вморожен в лед. Со станции Берд мне пришла телеграмма с поздравлениями по поводу того, что я оказался прав. Она подоспела как раз к защите, которая прошла успешно, хотя в ВАКе диссертация подвергалась дополнительному рецензированию еще два года.
Признание постоянного донного таяния и подледниковой воды в центральной части Антарктиды в дальнейшем создало новые подходы к реконструкции четвертичных ледниковых покровов, поискам скоплений полезных ископаемых (в особенности нефти и газа), выдавливаемых к краям ледников водой, оно стало главным теоретическим фактором отклонения проекта захоронения радиоактивных отходов на дне ледникового покрова в Цетральной Антарктиде.
Но возвратимся немного назад. Большую роль в нашей озерной истории сыграло сейсмическое зондирование ледникового щита под станцией Восток, проведенное под руководством А.П.Капицы в 1959 и 1964 гг. Это зондирование позволило определить толщину щита[Капица А.П., 1960; Капица А.П., Сорохтин О.Г., 1965]. При этом оказалось, что помимо главного пика отражения от дна ледника в приемном сигнале выявлялся еще один. Тогда он был интерпретирован как отражение от нижней границы слоя осадочных пород под ледником (сейчас мы знаем, что это было дно подледникового оз.Восток, а "осадочные породы" - водой этого озера).

Подледниковые озера

Первые убедительные и достаточно подробные экспериментальные данные о подледниковых озерах в центральной части Восточной Антарктиды были получены британскими учеными в 70-х годах с помощью радиолокации. Для объяснения необычно сильных отражений от дна ледника вблизи станции Советская, где толщина льда около 4200 м, Робин с коллегами предложил считать эту аномалию сигналом, поступающим от границы лед-вода [Robin G. Q.de, Swithinbank C.W.M., Smith B.M.E.,1971]. Дальнейший анализ был проведен английским геофизиком Г.Освальдом на основе данных, полученных в полевых работах 1971-1972 гг. Оказалось, что гладкие поверхности дна ледника (с аномальным отражением) имеют протяженность в несколько километров, причем нередки и в других частях Восточной Антарктиды [Oswald G.K.A., 1975; Oswald G.K.A., Robin G. Q.de, 1973].
Эту работу продолжили во время полетов в 1974-1975 гг. Оказалось, что 17 других исследованных участков в центральной части Восточной Антарктиды располагались там, где ложе ледника сложено скорее всего скальными породами; скорость ледника (а значит, и интенсивность его эрозионно-транспортирующей деятельности) маленькая, а поверхность ледника почти горизонтальная. Это дало основание авторам назвать такие места озерами [Robin G. Q.de, Drewry D.J., Meldrum D.T., 1977]. Правда, толщина слоя воды в них оставалась неизвестной. Ясно было лишь, что она больше длины радиолокационной волны и достаточна для образования ровной границы лед-вода.
Количество полетов, в которых проводились радиолокационные исследования в 1971-1972 и 1974--1975 гг. и зарегистрировано "водное отражение" от дна ледника в районе станции Восток, было так велико, что это позволило Робину и его группе сделать предположение о наличии в центральной части Восточной Антарктиды большого подледникового озера с центром, расположенным примерно в 150 км к северо-западу от самой станции. В 70-е годы мне приходилось встречаться в Антарктиде с Робином и обсуждать с ним полученные результаты. Мне казалось, что озеро можно обнаружить и при визуальном исследовании ледникового покрова с самолета. Я рассказал Робину, что мой друг, флагштурман авиационного отряда 4-й Советской антарктической экспедиции Р.В.Робинсон и другие летчики при полетах со станции Мирный в район станции Восток видели довольно большие участки поверхности, резко отличавшиеся от остальных. Летчики называли их "озерами". Они встречались всегда в одних и тех же местах, поэтому их даже использовали для навигации. Озера обладали одной особенностью: были видны с летящих низко над поверхностью ледника самолетов, в стороне от них, т.е. когда угол зрения наблюдателя по отношению к поверхности был очень мал. Когда же самолет пролетал над самим таким озером, его поверхность и границы ничем не отличались от других мест. Об этом Робинсон написал в очень короткой заметке [Робинсон Р.В., 1960]. Вскоре, к сожалению, он погиб.
А что, если это были видимые на поверхности черты, отличающие плавающие на воде части ледника от ползущих по неровностям твердого подледникового ложа? Ведь априори можно сказать: если размеры озера будут намного больше толщины ледника, такие отличия несомненно появятся. Робин принял во внимание данные Робинсона и вскоре тоже обнаружил поверхностные следы озера - более белые его берега, которые в некоторых случаях были близки к радиолокационным "берегам". Однако чтобы убедить оппонентов в существовании большого озера, нужны были дополнительные доказательства.
Они появились, когда в 1993 г. английский исследователь Д.Ридли при обработке данных лазерной альтиметрии со спутника "ERS-1" получил компьютерные отметки высот ледникового покрова по точкам для каждых 10 км2 и построил с большой точностью карту изолиний высоты поверхности Антарктиды. Наложив на трехмерную поверхность ледника, построенную по этим изолиниям, тени и взглянув на нее с боку, как это делал Робинсон (только компьютерно), он увидел на поверхности ледникового щита контуры огромного озера, расположенного как раз над местом, где радиолокационные отражения Робина и его коллег показывали поверхность подледного озера, на котором лежал ледник [Ridley G.P., Gudlip W., Laxson S.W., 1993]. Более того, поверхностный след озера охватывал и район подледной воды, обнаруженной Робином, что еще раз подтверждало существование огромного озера. Заметим, что "озеро Ридли" уже простиралось и под станцией Восток.

Озеро под станцией

Появление статьи Ридли, его сотрудничество с Робином и мой приезд в Полярный институт им.Р.Скотта по приглашению Робина для совместной работы послужили хорошим поводом организовать в Кембридже рабочее совещание с обсуждением проблемы существования этого озера. Именно в это время мы впервые назвали его Востоком, подчеркнув, что оно находится и под станцией Восток. Это название прижилось, хотя нигде официально не утверждено.
Вопросов для обсуждения накопилось немало. Оставалось сомнение в том, что озеро существует именно как озеро, т.е. в нем достаточно толстый слой воды, и лед не лежит на слое жидкой ледниковой грязи. Ведь лед над озером - это ледник, пришедший к нему от ледораздела, который расположен хоть и близко, но все же в ста с лишним километрах. Он приближается к озеру и проходит над ним сверху со скоростью 3 м/год. А это значит, что ледник постоянно несет в озеро и откладывает благодаря таянию у дна моренный материал в виде ледниковой грязи.
Средняя величина "шероховатости" подледникового ложа в Центральной Антарктиде на отрезках, близких к 200 км (примерная длина подледникового озера), была оценена тогда в 500 м. Поскольку по всей этой длине радиолокационные отражения от дна ледника показали водную поверхность, можно с достаточной уверенностью считать, что под ней "спрятан" рельеф дна той же шероховатости, т.е. с глубинами до 500 м. (Конечно, в том случае, если бы ледник не заполнял озеро ледниковой грязью.)
Мои расчеты показали, что за время существования оз.Восток ледник смог принести в него около 100 м ледниковых отложений, даже у берега, на который он наползает в первую очередь. Следовательно, есть много свидетельств тому, что озеро до сих пор существует, и средняя толщина воды в нем - несколько сотен метров. С этими результатами мы с Робином пришли на первое рабочее совещание по оз. Восток, которое состоялось в ноябре 1993 г. в помещении Британской антарктической службы в Кембридже.
Кроме сотрудников самой службы и Полярного института им.Р.Скотта в нем принял участие Ридли (Миллардская космическая лаборатория, Лондон) и Капица. Совещание согласилось с нашими выводами о том, что скорость осадконакопления в оз.Восток так мала потому, что оно расположено очень близко к ледоразделу и скорость движения ледника, проходящего через озеро, тоже мала. Другие "озера", которые находятся в более отдаленных от ледораздела и быстро движущихся частях ледникового щита, могут быть заполнены до краев такими отложениями (ледниковой грязью), как это обнаружено бурением до дна ледяных струй Западной Антарктиды.
И все же в отчете этого совещания говорилось, что глубина слоя воды в озере пока неизвестна (где-то между несколькими десятками и первыми сотнями метров), хотя вопрос о его существовании уже близок к положительному решению. Подчеркивалось, что второе отражения от ложа ледника, которое Капица интерпретировал как отражение от слоя осадочных пород, могло прийти от нижней границы слоя воды под ледником, поэтому данные сейсмики в районе озера должны быть пересмотрены.
Через год в Риме проходило очередное совещание SCAR, где по предложению российской делегации уже обсуждался феномен под условным названием "озеро Восток". Обсуждение было вызвано тем, что со станции Восток уже около 30 лет ведется бурение льда с отбором керна, принесшее исключительные научные результаты [Котляков В.М., Николаев В.И., Барков Н.И., 1987]. К тому времени уже было пробурено более 3500 м из предполагаемых 3750 м толщи ледника.
Было решено продолжить бурение на станции Восток, но так, чтобы бур не проник в озеро и не загрязнил его, пока не будут проведены оценки возможного влияния такого проникновения и разработаны безопасные методы.

Под шельфовым ледником

В 1995 г. я снова несколько месяцев проработал в Кембриджском университете. Вместе с Робином мы повторно изучили ряд имеющихся в архиве Полярного института лент с записями отражений от дна ледника, а также нашли пленку, содержащую более ста отдельных кадров, показывающих положение и форму отраженных от нижней поверхности сигналов.
Большинство из них оказались четкими и резкими, их Робин и посчитал отражением от границы раздела вода-лед. Следовательно подо льдом действительно было озеро почти по всей длине этого галса - от станции Восток и далее почти на 250 км на северо-запад. И только в одном месте, где-то в средней части записи, отраженные импульсы внезапно стали слабее и шире. По-видимому, здесь подо льдом был остров или полуостров, который пересекал самолет. Но главное - интервалы между сигналами, отраженными от верхней и нижней поверхностей льда, а, значит, и толщина ледника в разных местах озера была неодинаковой. Она увеличивалась от 3700 м у южного края озера, вблизи станции Восток, до 4100 м у северного берега.
Эти данные мы сопоставили с данными Ридли о высоте поверхности. Оказалось, что близкая к 3500 м у станции, т.е. у южного конца озера, она постепенно увеличивается к северу на 50 м.
Более того, изолинии высот ледяного покрова над озером оказались параллельны друг другу и перпендикулярны к длинной оси озера. Другими словами, это не просто толстый озерный лед, но лед движущийся, растекающийся по озеру вдоль его длинной оси, т.е. ледник плавающий, а, значит, шельфовый. Только этот ледник не имеет края, обрывающегося в открытое море; правильнее называть его гигантским "внутренним" шельфовым ледником. Разница в его толщине обусловлена именно сопротивлением растеканию.
Анализ показал, что неодинаковая толщина и высота поверхности ледяного покрова под озером дает возможность оценить среднюю плотность воды в подледниковом озере, а значит, и ее соленость. Если выделить в плавающем ледяном покрове толщиной h вертикальную колонку, то условие ее гидростатического равновесия можно записать в виде
$\rho$i*h = $\rho$w[h - (Hs - Hw)].
Здесь $\rho$i, $\rho$w - средняя по толщине плотность льда и плотность воды в озере; Hs, Hw - абсолютные уровни поверхности ледяного покрова и свободной поверхности воды в озере, в которой плавает ледник (до высоты Hw поднялась бы вода в скважине, будь она реально пробурена).
Тогда, считая, что при растекании шельфового ледника изменяются лишь величины h и Hs, условие равновесия можно переписать в дифференциальной форме:
$\frac {dH_s} {dh} = \Bigl[ 1 - \frac {\rho_i} {\rho_w} \Bigr]$
Это выражение говорит о том, что если для разных частей ледника с разными уровнями высот поверх ности и толщиной построить график, на котором по оси абсцисс будут отложены толщины ледника h, а по оси ординат - соответствующие этим толщинам высоты поверхности Hs, то для шельфового ледника такие зависимости будут иметь вид прямых линий, угловые коэффиценты которых зависят лишь от отношений средних плотностей льда и воды озера. Но так как средняя плотность льда нам известна, можно определить плотность, а значит и соленость воды в озере, не проникая в него.
Поместив экспериментальные точки для ледяного покрова над оз. Восток на график в отмеченных выше координатах, я обнаружил, что они действительно расположены по прямой, лежащей близко к линии, соответствующей пресной воде в озере. Так был сделан вывод о том, что вода в озере пресная или очень мало соленая (по сравнению с обычной морской водой) [Kapitsa A.P., Ridley J.K., Robin G Q.de at al., 1996.
Полученные данные позволяют также определить высоту (уровень) свободной поверхности воды Hw, в которой плавает этот ледяной покров. Оказалось, что она на 3100 м выше уровня моря, т.е. вода озера не имеет прямого контакта с океаном, окружаюшим со всех сторон Антарктиду. И еще, если считать ледник шельфовым, то в оз.Восток, т.е. в подледниковой, заполненной водой пещере под станцией Восток должны существовать течения. Они обусловлены различием высоты нижней границы этого ледника в разных его частях и подобны той циркуляции, которая хорошо изучена, например, для подледниковой, заполненой водой пещеры под шельфовым ледником Росса. В этом случае можно ожидать подъема воды у одной стороны озера и опускания водных масс у другого его конца с возникновением соответствующих горизонтальных течений противоположной направленности у верхней и нижней границ. Это может не только существенно повлиять на жизнь в озере, но и сделать ее неодинаковой в разных местах, что должно учитываться при выборе мест поиска, если при первом контакте с озером жизнь в нем не обнаружится.
На втором совещании по проблемам оз.Восток в Кембридже в 1995 г. главным стало обсуждение вопроса о жизни в озере и мерах предосторожности, которые должны быть приняты, чтобы его не загрязнить биологически.
Российский микробиолог С.С.Абызов в результате исследований керна из глубочайшей в Антарктиде скважины на станции Восток показал, что микроорганизмы существуют в состоянии анабиоза во льду вплоть до самых глубоких горизонтов [Абызов С.С., Липенков В.Я., Бобин Н.Е. и др., 1993. Пока считается, что жизнь, которая может быть найдена в воде озера или его донных отложениях, тоже ограничена микроорганизмами. При этом ни один из них, известных сейчас, не смог бы существовать достаточно долго в этой воде. Однако вполне возможны бактерии, которые находятся в самых близких к воде озера слоях льда, где он уже частично плавится, и которые могут быть оживлены, когда озерная вода войдет в нижнее устье скважины и проникнет в его стенки. Здесь уместно вспомнить историю бурения на Востоке.

Бурение на Востоке

Первая попытка проникнуть в ледяную толщу была сделана здесь начальником станции В.С.Игнатовым в 1959 г. С помощью электрического нагревателя он проплавил первые 40 м ледника. Дальше бур не продвигался, а лишь кипятил воду в скважине, увеличивая ее диаметр. В 1960 г. автор этих строк изготовил в мастерских станции Мирный термобур с отсосом воды от дна скважины в специальный контейнер. Однако на станции Восток и эта установка вмерзла в лед на глубине 50 м. Через четыре года вместе с Капицей мы предложили создать для проникновения к ложу ледника автоматическую станцию с атомным нагревателем, в качестве которого был выбран один из миниатюрных атомных реакторов мощностью 100 кВт. Предполагалось, что помещенный в контейнер длиной до 10 м и диаметром около 1 м он проплавит ледниковый покров на всю его глубину и доставит туда приборы и оборудование. При этом контейнер, оставаясь связанным с поверхностью лишь тонким коммуникационным кабелем, погрузится в лед без образования скважины. (Использование атомного реактора в Антарктиде в то время никого не пугало. Ведь именно тогда американцы строили атомную электростанцию на своей главной антарктической станции Мак-Мердо.) К сожалению (а может быть, к счастью), наш проект не был осуществлен.
Настоящее глубокое бурение началось в 1967 г. с приходом буровиков Ленинградского горного института под руководством Б.Б.Кудряшова. Почти 30 лет, сменяя друг друга, работают на Востоке специалисты этого коллектива. В настоящий момент их буровой снаряд достиг глубины 3623 м при общей толщине ледника 3750 м.
Основная часть скважины бурилась для получения непрерывного ледяного керна. Собранная при его анализе информация дала возможность восстановить климатические характеристики [Petit J.R., Jouzeb S., Barkov et al., 1999] за 420 тыс. лет. Было выявлено почти четыре цикла похолоданий и потеплений. Кроме того, получены стерильные керны для микробиологических исследований.
По мере бурения скважины интерес к его результатам падает у одних специалистов и растет у других. Поскольку скважина вошла в придонный горизонт льда и он оказался деформированным, керн уже нельзя использовать для сколько-нибудь точной реконструкции климата. В то же время появились данные о том, что бур проник в намерзший снизу лед: размер кристаллов льда резко возрос. Возможно, этот лед образовался из воды озера во времена, когда ледяной покров был еще очень тонок, а температура у его поверхности уже очень низка? Но расчеты показывают, что из воды озера может намерзнуть не более 100 м льда. Вместе с тем за последний миллион лет у дна ледникового покрова в Центральной Антарктиде стаял, по нашим оценкам, почти километровый слой льда. Значит, лед в скважине другого происхождения - он мог образоваться из-за неодинакового теплообмена между дном озера и его ледяной крышей, благодаря отмеченным выше течениям или из-за краевых эффектов у берегов озера. Будущее покажет.
Открытие оз.Восток вызвало большой интерес среди специалистов, изучающих спутник Юпитера - Европу, поверхность которой, по некоторым данным, покрыта ледяным щитом. Под ним должен существовать слой талой воды в виде системы озер или даже подледникового океана. И если будет найдена жизнь в оз.Восток, много шансов, что она существует и в подледной воде Европы. Неудивительно поэтому, что дальнейшее изучение антарктического озера, создание необходимой аппаратуры для проникновения в воду и донные осадки, а также стерильное извлечение проб воды и кернов собираются финансировать космические агентства.
Исследования оз.Восток Российской антарктической экспедицией продолжаются. Группа геофизиков под руководством В.А.Мосолова повторила сейсмическую съемку озера с целью детального изучения толщи воды и рельефа дна. Оказалось, что максимальная глубина озера - 750 м, а на дне имеется слой осадочных пород. При поперечном профилировании выявилось, что часть озера мелководна (наши полярники назвали эти места болотами). Пока исследования ограничены двумя десятками километров от станции. В этом году планируется расширить район сейсмических работ.

Специалисты из Санкт-Петербургского горного института и Арктического и Антарктического научно-исследовательского института заняты созданием новой экологически чистой технологии, которая обеспечит стерильное проникновение в воду (именно эта группа выиграла конкурс, объявленный недавно РФФИ и Министерством науки и технологий РФ на лучший проект).
Заключение
Итак, бурение на станции Восток приостановлено - за шаг до цели. Что же будет дальше? Иногда высказывается мнение, что пробуренную нашими учеными скважину нужно законсервировать и начать проникновение в озеро в другом месте и другими способами. Предлагается, например, бурение горячей водой, отработанное в последние годы на американской станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе. Еще один вариант - создание криобота - подледниковой автоматической станции, подобной упомянутой выше. В этой установке, разрабатываемой американскими специалистами для протаивания ледяного панциря Европы, вместо атомного нагревателя предполагается использовать электрический, с подачей энергии с поверхности. Кроме того, в криоботе планируется устройство для плавания в подледниковом море. Мне же кажется, что гораздо более рациональным и, главное, справедливым, было бы проникновение в озеро российской буровой установки - у наших ученых из Санкт-Петербурга бесценный опыт глубокого бурения в Антарктиде. Именно они постоянно заботятся о биологической чистоте скважины и керна, именно они отобрали образцы льда, из которых стало известно о жизни в нижних слоях толщи под станцией Восток и о климате планеты.
Работа выполнялась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Грант 99-05-64057.
Литература.
# Кропоткин П.А. // Зап. Рус. геогр. об-ва по общей географии. СПб, 1876. N6.
# Зубов Н.Н. // Вестн. МГУ. Сер. геогр. 1955. Вып.2. N3. С.3-14; Он же. О льдах Арктики и Антарктики. М., 1959; Он же. // Метеорология и гидрология. 1959. N2. С.22-27.
# Robin G. Q.de // Journ. of Glaciology. 1955. V.2. N18. P.523-532.
# Зотиков И.А. // Информ. бюл. САЭ. 1961. N28. С.16-21.
# Zotikov I.A. // Intern. Assoc. Hydrology. 1963. N1. P.36-44.
# Капица А.П. // Информ. бюл. САЭ. 1960. N19. С.10-14.; Капица А.П., Сорохтин О.Г. // Там же. 1965. N51.С.19-22.
# Robin G. Q.de, Swithinbank C.W.M., Smith B.M.E. // Intern. Assoc. of Scient. Hydrology. 1971. Publ. N86. P.97-115.
# Oswald G.K.A. // Journ. of Glaciology. V.15. N73. 1975. P.75-87; Oswald G.K.A., Robin G. Q.de // Nature. 1973. V.245. N5423. P.251-254.
# Robin G. Q.de, Drewry D.J., Meldrum D.T. // Phil. Trans. Royal Soc. of London. Ser. B. 1977. V.279. N963. P.185-196.
# Робинсон Р.В. // Информ. бюл. САЭ. 1960. N18. С.28-29.
# Ridley G.P., Gudlip W., Laxson S.W. // Journ. of Glaciology; 1993. V.39. N133. P.625-634.
# Котляков В.М., Николаев В.И., Барков Н.И. // Материалы гляциолог. исслед. 1987. Вып.59. С.30-37.
# Kapitsa A.P., Ridley J.K., Robin G Q.de at al. // Nature. 1996. V.381. N6584. P.684-688.
# Абызов С.С., Липенков В.Я., Бобин Н.Е. и др. Характеристика различных слоев ледника Центральной Антарктиды в связи с микробиологическими исследованиями // Антарктика: Докл. Комиссии. М., 1993. Вып.32. С.188-194.
# Petit J.R., Jouzeb S., Barkov et al. // Nature. 1999. V.399. N6735. P.429-435.

Оригинал статьи http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1165165&uri=index.html
Статья в формате .PDF: http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/NATURE/02_00/02_61-68.PDF

P.S. : С формулами в статье лажа получилась: не разобрался, как их правильно скопировать. Так что, если кому-то они будут необходимы - переходите по ссылке на оригинал статьи.

Видео: Открытие подледного озера Восток, как крупнейшее географическое открытие прошлого века
Лектор: А.П. Капица
Доклад читался на Межпредметном семинаре МФТИ.
http://www.intuit.ru/video/26/
Видео можно как посмотреть, так и скачать (в формате DivX весит 193 Mb)

Старенький, но интересный пресс-релиз. Названы имена людей, работавших (и работающих до сих пор) над проблемами озера Восток

Пресс-релиз

12.01.2006 г.
Буровые работы на антарктическом подледниковом озере Восток начались в круглосуточном режиме

Отложения атмосферного льда, слагающие ледниковые щиты Антарктиды, хранят информацию о прошлых глобальных изменениях климата нашей планеты. С целью получить и расшифровать эту информацию, в 1990-1998 гг., в рамках российско-франко-американского проекта, на российской станции Восток осуществлялось глубокое бурение антарктического ледникового покрова. По ледяному керну, поднятому из скважины, удалось восстановить ход изменений климата и концентрации парниковых газов в атмосфере Земли за последние 440 тыс. лет. Дополнительный интерес к бурению льда в этом районе Антарктиды связан с существованием здесь крупнейшего на планете подледникового водоема, получившего название озеро Восток.

Озеро Восток, скрытое под четырехкилометровой толщей антарктического льда, это – прежде всего, уникальная водная экосистема, изолированная от земной атмосферы и поверхностной биосферы на протяжении миллионов лет. Полное отсутствие света, высокое давление (до 400 атм.), специфический газовый и химический состав воды, а также продолжительная изоляция озера предполагают возможность возникновения и развития здесь форм жизни, существенно отличающихся от известных современной науке. Изучение, возможно сохранившихся, реликтовых видов микроорганизмов будет способствовать лучшему пониманию процессов развития жизни, как на нашей планете, так и на других планетах солнечной системы. Значительные размеры озера (глубина водного слоя достигает 1200 м, а площадь сопоставима с площадью крупнейшего в Европе Ладожского озера) позволяют рассматривать его в качестве земного аналога морей, предположительно существующих под ледяными панцирями на спутниках Юпитера Европа и Каллисто. В связи с этим, район озера Восток представляет интерес как полигон для отработки методов и средств обнаружения и изучения жизни в экстремальных, в том числе и внеземных условиях.

В нашей стране исследования озера Восток проводятся в рамках Федеральной целевой программы «Мировой океан». В проекте по проведению комплексных исследований подледникового озера Восток, участвуют ученые и специалисты из 9 научно-исследовательских учреждений: Арктического и антарктического научно-исследовательского института (АНИИ) Росгидромета, Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В. Плеханова (Технический университет) (СПГГИ (ТУ)), Института микробиологии РАН (ИНМИ РАН), Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН (ПИЯФ РАН), ФГУП Всероссийского научно-исследовательского института геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология), ФГУП Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ), Полярной морской геологоразведочной экспедиции (ПМГРЭ), Институт географии Российской Академии наук (ИГ РАН), Казанский государственный университет Минобразования России (КГУ).

Общее руководство работами возложено на ААНИИ, научным руководителем проекта является ведущий научный сотрудник к.г.н. Липенков Владимир Яковлевич. Изучение подледникового водоема осуществляется методами дистанционных геофизических исследований (радиолокационное и сейсмическое зондирование), а также путем всесторонних анализов образцов озерного льда, поднятых на поверхность в результате глубокого бурения на станции Восток.

Буровые работы на станции Восток проводятся силами специалистов Санкт-Петербургского государственного горного института (СПГГИ), который является основным разработчиком средств и технологий кернового бурения глубоких скважин во льду. В январе 1998 г. бурение «восточной» скважины было остановлено на глубине 3623 м от поверхности ледника, на расстоянии примерно 130 м от контакта ледника с подледниковым озером. На глубине 3538 м скважина вошла в толщу озерного льда, которая образовалась в результате намерзания воды на нижнюю поверхность ледникового покрова. Исследования керна замерзшей воды озера позволило получить первые данные о его химическом, газовом и биологическом составе. В частности, учеными ААНИИ было установлено, что вода подледникового озера, по-видимому, пересыщена атмосферными газами и, в том числе, кислородом. Биологами из Петербургского института ядерной физики во льду озера Восток обнаружены ДНК термофильных бактерий, которые, очевидно, обитают в гидротермальных водах, циркулирующих по глубинным разломам земной коры под озером. Существование гидротермальной активности на дне озера Восток подтверждается результатами изотопных исследований озерного льда, выполненных специалистами ААНИИ, а также данными минералогического анализа включений осадочных пород, которые были обнаружены во льду и исследованы учеными ВНИИОкеангеология и ВСЕГЕИ.

Общая протяженность маршрутов сейсмических и радиолокационных исследований, выполненных Российской Антарктической Экспедицией в районе озера Восток, превысила в 2005 г. 3000 км. В результате этих крупномасштабных полевых работ, которые осуществляются специалистами ПМГРЭ, были построены детальные карты озера Восток, которые обновляются после каждого очередного антарктического полевого сезона.

В ходе прошлого летнего антарктического сезона 2004/05 гг. на станции Восток были проведены подготовительные работы для возобновления после восьмилетнего перерыва бурения глубокой скважины. В настоящее время на станции Восток работает гляцио-буровая группа, состоящая из четырех буровых инженеров Санкт-Петербургского горного института и одного гляциолога ААНИИ. Это руководитель группы профессор СПГГИ доктор технических наук Николай Иванович. Васильев, а также Зубков Владимир Михайлович (СПГГИ), Красилев Александр Владимирович (СПГГИ), Дмитриев Андрей Николаевич (СПГГИ), Екайкин Алексей Анатольевич (ААНИИ).

Основной задачей работ на этот полевой сезон (декабрь 2005-январь 2006 г.) является возобновление бурения глубокой скважины и получение около 50 м нового керна более глубокого озерного льда. Поскольку американские и французские партнеры не участвуют в обеспечении этих работ, продолжение бурения глубокой скважины на станции Восток является российским национальным проектом.

Первые 1.5 метра нового керна были получены 7 января 2006 г. Затем последовал технологический перерыв, и с 9 января бурение было продолжено в круглосуточном режиме.

Сезон на станции Восток закончится около 25 января 2006 г. (последний рейс самолета БТ-47 со станции Восток).

Большая часть полученного керна будет оставлена на станции Восток. Вывезенная коллекция образцов будет исследована в российских лабораториях ААНИИ, Института микробиологии РАН (ИНМИ РАН), Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН (ПИЯФ РАН), ФГУП Всероссийского научно-исследовательского института геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология), ФГУП Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ).
Небольшая часть образцов будет проанализирована российскими специалистами во французской Лаборатории гляциологии и геофизики окружающей среды (ЛГГОС), г. Гренобль.

Через год, антарктическим летом 2006/07 гг. буровые работы в скважине будут продолжены. На летний сезон 2007/08 г. запланировано первое проникновение в озеро Восток, которое будет сопровождаться запуском озерной воды в скважину на высоту нескольких десятков метров. После замерзания воды, будет осуществлена повторная проходка этого участка скважины, что позволит получить и исследовать керн замерзшей озерной воды.

Параллельно с буровыми работами сотрудниками ПМГРЭ будут продолжены походные геофизические исследования, в задачу которых входит завершение картирования северных районов озера Восток и получение новых данных о геологическом строении земной коры под озером. Полученная информация о форме и размерах подледникового водоема будет использована для расчетов циркуляции воды в озере, что поможет правильно интерпретировать результаты исследований, проведенных в точке бурения глубокой скважины.

Информация Подпрограммы Антарктика в сети Интернет: http://south.aari.ru

Пресс-служба ААНИИ - 12.01.2006 г.

Оригинал статьи http://www.aari.nw.ru/docs/press_release/20060112_vostok.html

В ста метрах от тайны
Станция "Восток"
Почти полвека назад огромные вездеходы 2-й Советской антарктической экспедиции после тяжелейшего пути достигли глубинных районов Центральной Антарктиды. Мощные машины остановились у Южного геомагнитного полюса — на этом месте прибывшим людям предстояло основать новую антарктическую научную станцию «Восток». Тогда, в 1957 году, никто из создателей станции и подумать не мог, что именно здесь, в самом сердце студеного шестого континента, где зимой царит буквально космический холод, под многокилометровой ледяной толщей будет обнаружен уникальный реликтовый водоем — крупнейшее в Антарктиде озеро, названное впоследствии Восток.
Последнее географическое открытие

Существование пресной воды — и не просто воды, а обширного озера, сравнимого по площади с Онежским, — под огромным пластом чрезвычайно холодного льда только на первый взгляд кажется фантастичным. Географ и геолог князь П.А. Кропоткин еще в конце XIX века высказал предположение, что в толще больших и холодных сверху ледников температура, так же как и в других горных породах, с глубиной повышается.

В середине 1950-х годов с помощью сейсмических методов было установлено, что толщина ледников, расположенных в центральной части Антарктиды, достигает необычайно больших значений — 3 500—4 000 метров. В это же время известный советский океанолог Н.Н. Зубов ввел понятие критической толщины ледника, то есть такой его мощности, при которой благодаря колоссальному давлению температура льда может достигать точки плавления. Зубов считал, что именно в удаленных от берега местах Антарктический ледниковый покров способен таять под собственным огромным весом, несмотря на очень низкую температуру воздуха и поверхности ледника.

В 1961 году советский гляциолог И.А. Зотиков, используя материалы первых четырех советских антарктических экспедиций, обосновал возможность таяния на ложе ледника в центральной части Антарктиды. Расчеты Зотикова говорили о том, что часть тепла, поступающего к основанию ледникового покрова из недр Земли, постоянно затрачивается на таяние придонного льда, невзирая на царящий на поверхности холод. При этом появляющаяся вода выдавливается на те участки, где толщина льда меньше, и там вновь замерзает. Но в углублениях подледного ложа она может скапливаться и даже формировать перекрытые километрами льда резервуары воды — озера. Значение таких реликтовых озер невозможно переоценить — их воды несут в себе информацию о древней атмосфере планеты, масштабах вулканической деятельности в отдаленном прошлом Земли, в них сохранились бактериальные формы жизни, возраст которых, возможно, исчисляется сотнями тысяч лет.

Согласно расчетам Зотикова, непрерывное подледниковое таяние в Центральной Антарктиде должно достигать 3—5 мм в год.

Чуть позже ученый построил карту-схему областей непрерывного таяния у ложа Антарктического ледникового покрова, согласно которой под ледяным панцирем шестого континента разливается целое море пресной воды. Окрестности же станций «Амундсен— Скотт» (США), «Бэрд» (США) и «Восток» (СССР) Зотиков выделил как наиболее перспективные с точки зрения поиска подледных озер.

Тогда, в начале 1960-х годов, подобные предположения многими были встречены с нескрываемым скепсисом. Впрочем, вода, хлынувшая в скважину, пробуренную на станции «Бэрд» до глубины 2 164 м, смыла все сомнения в правоте Зотикова — столь наглядным было практическое подтверждение постоянного донного таяния и наличия подледниковой воды в Ан-
тарктиде.

Так, в начале 1960-х годов стало ясно, что существует определенная критическая толщина ледника, при превышении которой на ледниковом ложе начинается таяние льда. Расчеты показали, что уже в 350 км от станции «Мирный», находящейся на берегу континента, реальная толщина льда начинает превышать ее критическое значение, так что почти во всей Центральной Антарктиде, несмотря на очень низкие средние годовые температуры, у ложа идет непрерывное таяние.

В 1959 и 1964 годах сейсмические исследования, проведенные молодым географом А.П. Капицей в Центральной Антарктиде, принесли неожиданные результаты. В районе станции «Восток» сигнал выдавал два пика отражения вместо одного — у отметок 3 730 и 4 130 м. Из этого можно было сделать вывод, что до глубины 3 730 м простирается толща ледника, а на глубине 4 130 м начинаются коренные горные породы Антарктиды. Но что находится между этими двумя отметками?

Тогда эти 400 метров неизвестности решили считать менее плотными осадочными породами, нижнюю и верхнюю границы которых и зафиксировало «эхо» сейсмических волн. Теперь мы знаем уже наверняка, что сейсмические волны «наткнулись» не на осадочные отложения, а на водную толщу, превышающую 400 м.

В 1970-х годах Британский полярный институт имени Р. Скотта выполнил большую программу авиаполетов с зондированием радиоволнами ледников Центральной Антарктиды. На лентах радиозондирования маршруты в некоторых местах пересекали участки, где отражения подо льдом принимали своеобразный характер. Можно было предположить, что именно в этих точках полетные линии пересекали крупные скопления подледниковых вод, которые тогда, в 1970-х годах, получили название подледных озер.

Плотность полетных галсов в антарктические летние сезоны 1971/72 и 1974/75 годов с зарегистрированными «водными отражениями» от дна ледника в районе станции «Восток» была столь велика, что британские ученые предположили существование в центральной части Восточной Антарктиды большого подледного озера с центром примерно в 150 км к северо-западу от станции «Восток».

Надо сказать, что еще в 1959 году флаг-штурман авиационного отряда 4-й Советской антарктической экспедиции Р.В. Робинсон при полетах в районе станции «Восток» обратил внимание на значительные участки ледника, резко отличавшиеся от остальной поверхности в тот момент, когда самолет пролетал в стороне от них и угол зрения наблюдателя по отношению к поверхности ледового щита был очень мал. На монотонной белой ледяной равнине вырисовывались темные пятна, которые летчики окрестили «озерами». Наши пилоты, убедившись в том, что эти приметные участки всегда находятся в одних и тех же местах, даже использовали их для навигации. Теперь понятно, что летчики видели именно тот участок, где впоследствии было обнаружено огромное подледное озеро.

Еще через некоторое время удалось получить данные со спутника ERS-1, орбита которого позволяла провести радарную съемку большей части Антарктического материка. На картине, полученной со спутника, обозначилась крупная необычная форма рельефа в районе станции «Восток» — это на ледниковом щите проступали очертания огромного водоема.

«Безотходная» Антарктида

В 1960-х годах широко обсуждалась идея о захоронении в Антарктиде опасных, и в частности радиоактивных, отходов. Предполагалось, что за время движения вместе со льдом к побережью эти отходы полностью распадутся и станут безопасными. Однако это далеко не так. Основным требованием к любой идее захоронения в ледниковом покрове веществ с высоким уровнем радиации должна быть уверенность в том, что окружающие океаны или атмосфера не будут заражены в результате неконтролируемой утечки радиоактивных отходов.

Однако этого нельзя гарантировать, если хранящие устройства выйдут из строя и радиоактивный материал начнет, вытаивая, опускаться к ложу ледника.
Для решения вопроса о захоронении в Антарктиде тепловыделяющих веществ очень важно определить степень устойчивости ее ледникового покрова. За последние 250 тыс. лет ледниковые покровы Северного полушария появлялись и исчезали под действием естественных процессов, в то время как размеры Антарктического ледникового щита изменялись лишь на 10—20%. Наши знания о механизме возникновения и исчезновения ледниковых покровов, изменении солнечной постоянной, геотермическом потоке тепла и последствиях влияния человеческой деятельности на изменения климата пока еще недостаточны, чтобы предсказать будущее ледникового покрова Антарктиды.
Поскольку во многих районах Центральной Антарктиды в обширных областях ледниковое ложе имеет температуру таяния, под ледниковым покровом могут существовать подледные резервуары воды, а подо льдом — каналы, по которым происходит сток воды в океан за очень короткий промежуток времени. Таким образом, хотя сейчас можно более твердо, чем ранее, говорить о мерзлом состоянии некоторых областей подледникового ложа, эти области все же относительно малы, и нет никакой уверенности в том, что они и впредь будут оставаться мерзлыми. Стоит добавить, что к настоящему времени выяснена большая чувствительность ледникового покрова, а следовательно, и глобальная опасность, к захоронению тепловыделяющих радиоактивных материалов даже в его верхних слоях.
В стационарных условиях частицы льда или термически инертные загрязнения будут находиться в некоторых районах Восточной Антарктиды в течение 100 тыс. лет. Мы можем предсказать время пребывания частицы в ледниковом покрове на тысячу или десять тысяч лет вперед, но пока не имеем возможности предвидеть поведение самого ледникового покрова.
Таким образом, Антарктический ледниковый покров не должен служить местом захоронения опасных веществ, которые необходимо изолировать от биосферы на период в несколько сотен тысяч лет. Однако для определенного ответа на этот вопрос с научных позиций наших знаний о физике и термодинамике ледниковых покровов пока еще не хватает.
Глядя сквозь лед

На новейших картах Антарктиды хорошо видна пологая, пониженная часть ледникового покрова, под которой, очевидно, и находится подледное озеро. В настоящее время исследуются все косвенные сведения, свидетельствующие о наличии озера. С их помощью мы можем составить представление об этом уникальном водоеме.

Анализ разнообразных данных, собранных за четыре десятка лет, позволяет с уверенностью сказать, что озеро Восток расположено под мощной (до 3 500—4 000 м) толщей материкового льда на значительном (более 500 км) удалении от окраины континента (местоположение водоема 76°30’ ю.ш., 102°—106° в.д.).

Озеро занимает обширное понижение земной коры длиной около 300 км, шириной от 40 до 80 км, которое вытянуто в меридиональном направлении и имеет слегка изогнутую, коленчатую, форму. Средняя глубина водоема, по сейсмическим данным, составляет около 1 000 м ниже уровня моря и около 1 500 м относительно его берегов, то есть толщина воды в озере превышает 500 м.

Восточный берег озера имеет почти прямолинейную форму, тогда как западный берег осложнен многочисленными заливами и выступами коренного ложа. На возвышенности западного побережья обнаружены глубокие (более 400 м) и узкие (до 2 км) каньоны. Береговые склоны с обеих сторон озера представляют собой крутые уступы высотой до 1 500 м, часто осложняющиеся небольшими ступенями. Такие же уступы замечены и внутри самого озера на сейсмическом профиле, пересекающем самую южную его оконечность. В этой части на дне озера с помощью сейсмических исследований обнаружена осадочная толща мощностью до 300—400 м. Во всяком случае, возможная мощность осадков на дне озера составляет не менее 100—200 м.
Антарктический Байкал

Особенности строения озера Восток обнаруживают много общего с другим уникальным водоемом — Байкалом. Как известно, воды Байкала заполняют рифтовый участок литосферы — узкую глубокую впадину, образовавшуюся на месте растяжения земной коры — зародыш будущего океана. Все говорит о том, что в схожей структуре земной коры разместилось и озеро Восток — ширина впадины, составляющая десятки километров, значительная амплитуда смещений блоков горных пород, ограничивающих озеро, и их ступенчатая форма, очевидно, связанная с растяжением земной коры, так же как и коленчатая конфигурация и картина развития разломов — на западном берегу озера.

О существовании рифтовых зон в Антарктике известно давно. Так, рифт обнаружен в районе ледников Ламберта—Эймери и залива Прюдс. Эта рифтовая зона продолжается в глубь континента вдоль восточного подножия гор Гамбурцева до 110° в.д. Здесь выявлена протяженная долина шириной 50—100 км и глубиной до 500 м ниже уровня моря, внутри которой коренной (не подвергавшийся изменениям) фундамент материка опущен местами на 5 км.

Впадина озера Восток, расположенная в 400 км от продолжения зоны ледника Ламберта параллельно ее основному направлению, может представлять собой отдельное звено единой крупной рифтовой системы, возникшей еще на древнем материке Гондвана 150 млн. лет назад.

Ледяные объятья Востока

Южнополярная станция «Восток» — полюс холода Земли (здесь зарегистрирована самая низкая на нашей планете температура воздуха –89,2°С) находится в глубине антарктического материка, в тысячах километров от побережья и других станций, на высоте 3 488 метров от уровня моря. Вокруг «Востока» на тысячи километров — ничего, кроме льда и снега. Сюда из «Мирного» саннотракторный поезд добирается более чем за месяц, самолет долетает за 5 часов. Единственным ориентиром для летчиков служит тракторная колея. Если самолет проскочил «Восток», по правилам ему дается 20 минут на поиски станции. По прошествии этого времени нужно возвращаться.
На «Востоке» иногда бывают метели; ураганные ветры и пурга — редкость. Но каждый, кто хоть раз побывал на станции, знает сколь тяжела «восточная» жизнь. Здесь нельзя торопиться, быстро ходить и уж тем более бегать, невозможно глубоко дышать, порой нельзя даже выйти на улицу больше чем на 15—20 минут. И еще много всяких «нельзя» из-за значительной высоты над уровнем моря, на которой находится станция, акклиматизация проходит очень тяжело и практически постоянно наступает истощение физиологических резервов организма.
Вновь прибывшие вынуждены как можно меньше двигаться, иногда просто все время лежать. Словно огромная тяжесть давит на человека, не давая ему свободно вздохнуть. Те грузы, которые в «Мирном» (на побережье) легко поднимал один человек, на «Востоке» перетаскивают вдвоем-втроем. Эвакуация со станции людей, казавшихся совершенно здоровыми, в общем-то, не редкость.
С начала антарктической осени (с марта и по декабрь) связь с «Востоком» возможна только по радио. Зимующим на станции в течение восьми, а то и девяти месяцев приходится рассчитывать исключительно на свои силы. Чтобы ни случилось, помощь прийти не сможет.
Есть ли жизнь в Востоке?

Подледное озеро, скорее всего, оставалось изолированным от внешнего мира в течение миллиона лет, а может быть, и дольше. Расчеты показывают, что термические условия в разных частях озера неодинаковы, и это вызывает внутренние течения и активный энергообмен. Изо льда, тающего на верхней кровле озера, постоянно поступает некоторое количество атмосферного воздуха, попавшего в лед из атмосферы сотни тысяч и миллионы лет назад. Из-за постоянного подледникового таяния к нижней поверхности ледника попадают не только свежая пресная вода, но и пыльца, и другие органические вещества, принесенные на ледник вместе с атмосферными осадками. В этих условиях в озере, очевидно, обитают микрофауна и микрофлора, что представляет исключительный научный интерес. Доказательства органической жизни уже налицо. Они были получены еще при бурении скважины на станции «Восток».

Надо сказать, что по счастливому стечению обстоятельств бурение льда началось задолго до того, как под станцией было обнаружено озеро. Еще в 1959 году начальник станции «Восток» В.С. Игнатов при помощи термобура сумел достичь 40-метровой глубины. Годом позже термобур, сконструированный И.А. Зотиковым, смог пройти на 10 метров больше. Из-за несовершенства техники достичь более впечатляющих результатов тогда не удалось — бур попросту вмерзал в лед. Ситуация изменилась с приходом в 1967 году специалистов Ленинградского горного института, которые вот уже три десятка лет занимаются бурением льда на станции «Восток», сумев углубиться в ледяную толщу на 3 623 м. Первоначальной, основной целью этого глубинного бурения было получение непрерывного ледяного керна — цилиндрической колонки льда — своеобразного среза ледника, изучение которого позволило реконструировать все изменения климата нашей планеты за последние 420 тыс. лет.

Для проходки скважины до глубины 2 755 м использовали термоэлектробурение, позволяющее доставать очень хороший ледяной керн диаметром примерно 10 см. В Институте микробиологии РАН был сконструирован пробоотборник для получения стерильных проб сразу после извлечения керна из скважины. Анализ таких проб уже принес положительные результаты: обнаружены микроорганизмы на больших глубинах во льду. Кроме того, огромный интерес представляют найденные в кернах и сохранившиеся практически без каких бы то ни было изменений пыльца, споры, вулканический пепел, пузырьки воздуха, частицы метеоритов, пробывшие в ледяном плену не одну тысячу лет.

Совершенно новые микробиологические данные удалось получить в середине 1990-х годов. В образцах льда с глубин 3 551 и 3 607 м были обнаружены три вида термофильных бактерий, аналоги которых развиваются в гидротермальных источниках активных областей океанов и континентов при температурах 40—60°С. Найденные бактерии, по-видимому, обитают в горячих источниках на дне озера, используя для своей жизнедеятельности только неорганические соединения — водород, углекислый газ, тиосульфаты. Конечно, это только начальные результаты, но уже из них следуют важные и интересные заключения, позволяющие предположить, что гидротермальная деятельность в озере Восток в основном определяется местной циркуляцией талых вод в земной коре, когда они мигрируют вниз по разломам и трещинам на глубину нескольких километров, а затем возвращаются к поверхности озера, обогащенные неорганическими соединениями, служащими источником питания бактерий.
От Востока до Европы

Значение подледного озера Восток неизмеримо выросло после того, как на спутнике Юпитера Европе был открыт гигантский водный резервуар, изолированный лежащим сверху многокилометровым покровом льда. Дело в том, что, как полагают ученые, ядро Европы из-за тяготения самого Юпитера и двух других его спутников — Ио и Ганимеда, сильно раскалено, в то время как внешняя поверхность Европы охлаждена до –170°С. Такой контраст и создает соседство огромного панциря льда, прикрывающего гигантское подледное озеро или море. Таким образом, озеро Восток представляет собой земной аналог того, что можно ожидать на других планетах. Исследователей Европы особенно заинтересовали сообщения о возможности обнаружения в озере Восток биологической жизни. Сегодня подобная перспектива считается более чем вероятной, несмотря на то что микроскопические обитатели подледного озера должны существовать в экстремальных условиях — при полном отсутствии света, давлении в 350 атмосфер и постоянно низких температурах. Находка микроорганизмов в воде озера Восток будет означать, что, быть может, первая встреча с внеземной жизнью состоится именно на Европе.
О пользе чистоплотности

Исследование воды озера Восток, его донных осадков, отбор стерильных проб для биологических анализов — все это станет чрезвычайно важным этапом на пути познания прошлого нашей планеты, ее эволюции.Но по мере того как бурение на станции «Восток» близится к завершению, возникают и весьма серьезные проблемы. Ведь из-за высокой пластичности льда бурение в нем возможно только при заполнении скважины незамерзающей жидкостью с такой же, как у льда, плотностью. В настоящее время для этих целей используются жидкости типа керосина, растворы спиртов и сложные эфиры. Все эти соединения имеют один общий и очень существенный недостаток — они токсичны.

Причем к отравляющему действию этих жидкостей особенно восприимчивы низшие формы жизни. Когда скважина дойдет до дна и проткнет весь его 4-километровый слой, какая-то часть заливочной жидкости попадет в озеро, что, конечно же, нежелательно.

Возникает непростая инженерная задача — предотвратить загрязнение озера в конце бурения льда. Правда, расчеты отечественных специалистов показывают, что такое загрязнение будет пренебрежимо мало — одна молекула на один кубометр воды в озере. Но все равно возражения ряда ученых, опасающихся загрязнения этого уникального водоема, существуют.

Чтобы не допустить попадания в озеро токсичных веществ, в 1998 году на заседании SCAR (Scientific Counsil for Antarctic Research) — Международного научного комитета по антарктическим исследованиям — было принято решение о приостановке бурения до выработки экологически безопасного способа проникновения в подледный водоем. На сегодня скважина пройдена до глубины 3 623 м, а это означает, что до поверхности озера осталось около 150 м.

К сожалению, вокруг чисто научной и технологической проблемы соблюдения стерильности при проникновении в уникальное озеро стали разгораться страсти, не имеющие к науке никакого отношения. Российские исследователи столкнулись с явным нежеланием ряда государств отдавать приоритет в изучении озера Восток нашей стране. Появились даже предложения вообще запретить бурение российским специалистам, законсервировать скважину и начать проникновение в озеро, используя, например, американские технологии. Решение вопроса о возобновлении бурения на станции «Восток» затягивается под различными, подчас надуманными, предлогами. Более того, российским ученым стало очень трудно публиковать свои работы, относящиеся к исследованию озера Восток, в зарубежных научных журналах. В то же время из любого сообщения на ту же тему их иностранных коллег делается сенсация. Все это происходит из-за опасений некоторых зарубежных организаций лишиться мощного финансирования, если Россия первой достигнет реликтового озера. Отечественные специалисты накопили колоссальный опыт глубинного бурения, именно они на протяжении нескольких десятков лет заботились о стерильности керна и скважины, и нет никаких причин для сомнений в их профессионализме.

В настоящее время в Санкт-Петербургской горной академии разработана экологически чистая технология проникновения в подледниковое озеро, основанная на использовании безопасных кремнийорганических заливочных жидкостей и получившая положительное заключение специалистов. В ближайших планах Российской антарктической экспедиции — пробурить оставшиеся 125 м ледниковой толщи над озером. Сначала предполагается преодолеть 50 м, чтобы получить новый ледяной керн и на новых образцах подтвердить гипотезу о существовании термофильных бактерий в водной среде озера, а затем и войти в озеро, не загрязнив его, чтобы определить характеристики газового и химического состава озерной воды и микробных сообществ, населяющих озеро и его донные осадки. Итак, близится к концу грандиозный научный проект бурения скважины на станции «Восток», начатый в 1970-х годах. Ему на смену идет не менее грандиозное исследование подледного озера Восток. И сегодня есть все основания полагать, что очень скоро мы получим из Антарктиды данные о прошлом климате Земли на протяжении последних 800 тыс. лет, что имеет не только познавательный интерес, но, безусловно, поможет понять проблему глобальных изменений в грядущем столетии.

Лед, нефть и газ

Доказанное теперь — и теоретически, и экспериментально — подледниковое таяние в Центральной Антарктиде имеет весьма важные следствия. Наличие жидкой воды под многокилометровой толщей ледникового покрова, очевидно, приводит к формированию подледниковой дренажной сети. Подледниковые воды в центре ледниковых щитов типа Антарктического служат гидравлическим передатчиком высокого давления воды в глубинные слои горных пород. Это вызывает движение жидкостей и газов в породах к периферии щитов. Таким образом можно объяснить крупные залежи нефти и газа в периферических частях древних ледниковых покровов Европы и Америки. Отсюда ясно, что и в Антарктиде край ледникового покрова и обрамляющие его области антарктического шельфа могут содержать значительные скопления нефти и газа.
Владимир Котляков, академик РАН, директор Института географии

Оригинал статьи

Российские учёные картировали дно озера Восток
http://www.strf.ru/material.aspx?Catalo ... d_no=35210

Сотрудники Полярной морской геологоразведочной экспедиции, Арктического и антарктического научно-исследовательского института и Российской антарктической экспедиции картировали дно антарктического озера Восток. Данные учёные получили в результате комплексных сейсмических и радиолокационных исследований. О подробностях работы, которая была выполнена при поддержке подпрограммы «Антарктика» ФЦП «Мировой океан» и РФФИ, можно узнать в издании «Доклады Академии наук», № 5, том 433, 2010 год, сообщает Информнаука.

Озеро Восток – самое крупное из известных подледниковых озёр Антарктики. Специалисты Полярной морской геологоразведочной экспедиции исследуют его с середины 90-х годов. Протяжённость береговой линии озера составляет 1030 километров, включая 70 километров, приходящихся на острова, а площадь водного зеркала равна 15,5 тысяч км2. Водная поверхность озера лежит ниже уровня моря и имеет уклон к северу около 0.12°.

Чтобы получить эти сведения, российским учёным пришлось разработать уникальные методики исследования. Для сейсмического зондирования они использовали взрывы 5–6 линий детонирующего шнура. Волны от таких взрывов не может заглушить даже стометровый слой слежавшегося снега, покрывающий ледник над озером. В результате учёные составили карту рельефа дна и карту глубин озера Восток, причём эти данные получены путём прямых натурных наблюдений.

Как показали последние исследования, озеро Восток представляет собой заполненный водой жёлоб размером около 310×100 километров. Склоны жёлоба крутые, более 15°, их высота в некоторых местах превышает 1500 метров. Южная часть озера, занимающая территорию приблизительно 70×10 километров, более глубоководная. Средняя глубина здесь составляет около 800 метров, но есть и котловина глубиной 1050 метров. Северная часть (180×60 километров) более мелкая, её средняя глубина около 300 метров, в самых глубоких местах – 450 метров. Дно этой части озера имеет холмистый рельеф.

Подледниковое озеро Восток полностью изолировано в своём жёлобе. Его поверхность находится ниже уровня моря и примерно на 450 метров ниже края жёлоба. Вокруг этого озера расположено ещё 37 мелких подледниковых озёр, но все они расположены выше и с Востоком не связаны. Однако нельзя утверждать, что уровень озера никогда не менялся и оно не выходило из берегов. Исследователи надеются, что детальное изучение подлёдной поверхности позволит однозначно ответить на вопрос, имели ли место в недалёком прошлом катастрофические паводки озера Восток. Если они происходили, то водный поток должен был оставить след.

Источник информации:

В. Н. Масолов, С. В. Попов, В. В. Лукин, А. М. Попков «Рельеф дна и водное тело подледникового озера Восток, Восточная Антарктида». Доклады Академии наук, 2010, том 433, № 5.

пресс-релиз о работах по бурению ледяной скважины на станции Восток зам. директора ГУ "ААНИИ", Начальник РАЭ В.В. Лукина
опубликовано в LJ сообществе "Миссия Elysium: Антарктида-2010" | http://community.livejournal.com/antarc ... tml#cutid1

ГЛУБОКАЯ ЛЕДЯНАЯ СКВАЖИНА НА СТАНЦИИ ВОСТОК

Вертикальная структура покровных ледников планеты образована из уплотненных слоев твердых атмосферных осадков, выпадающих на поверхность в виде снега. Эти слои отличаются по изотопному составу, концентрации атмосферных газов, аэрозольных примесей и, тем самым, отражают характеристики атмосферы, расположенной в строгой геохронологической последовательности. Таким образом, изучение ледяных кернов, пробуренных в ледниках, дает возможность реконструировать изменение климата в прошлом на протяжении многих сотен тысяч лет, т.е. ледяные керны являются хорошими аналогами колонок донных отложений, по которым исследуются палеогеографические изменения водоемов.

Изучение ледяных кернов Антарктики для палеоклиматических реконструкций стало привлекать интерес гляциологов и климатологов еще в период Международного геофизического года 1957-58гг., при этом, главное место в таких исследованиях занимали районы Центральной Антарктиды с наибольшей толщиной ледяного покрова. Одной из таких точек повышенного интереса ученых стала советская (российская) антарктическая станция Восток, расположенная в координатах 78°28' ю.ш., 106°48' в.д. на высоте 3488 метров над уровнем моря. Первые попытки бурения ледника на этой станции были предприняты еще в конце 60-х годов, а, начиная с 1970г., разработка технологии глубокого бурения ледников стала проводиться специалистами кафедры бурения скважин Ленинградского Горного института (ЛГИ) под руководством профессора Б.Б. Кудряшова. Учеными и инженерами этой кафедры были разработаны и внедрены в практику различные модификации тепловых и электромеханических буровых снарядов, создано стационарное и передвижное наземное оборудование буровых комплексов, отработана технология бурения с получением ледяного керна, подготовлен комплект экспресс-анализов и лабораторное исследовательское оборудование для изучения физических и геохимических свойств керна. Оказалось, что «сухое» бурение скважин в леднике возможно только до глубины 500 метров, после чего в стволе скважины возникает эффект «горного» давления, который приводит к сужению диаметра скважины и, соответственно, невозможности извлечь буровой снаряд из нее на поверхность. Для исключения этого эффекта необходимо использовать буровую жидкость, которая, с одной стороны должна быть незамерзающей, а с другой стороны, ее плотность должна быть равной плотности льда (0,91 г/см3). В качестве такой жидкости специалистами ЛГИ была предложена смесь авиакеросина (плотность 0,78 г/см3) и фреона (плотность 1,04 г/см3). В последующие годы аналогичную по составу заливочную жидкость стали применять и европейские коллеги из Дании, которые так же разрабатывали технологию и инженерное решение для бурения в глубоких ледяных скважинах в Гренландии и в Антарктиде.

В период с 1980г. по 1989г. на станции Восток было пробурено 4 ледяных скважины различного диаметра и глубины, а в 1990г. была заложена скважина 5Г, которой было суждено стать самой глубокой в мире из пробуренных в ледяном покрове.

В соответствии с данными геофизических и гляциологических исследований, верхняя часть разреза ледникового покрова в точке бурения скважины 5Г слагается стометровым снежно-фирновым слоем, ниже которого залегает монолитная ледяная толща. Она сложена пластами «межледникового» (теплый период) и «ледникового» (холодный период) типов льдов, отличающихся размерами зерен и ориентировкой их кристаллографических осей. В верхней части разреза эти различия весьма незначительны, однако, на глубинах свыше 2700 м «межледниковые» и «ледниковые» пласты льда уже существенно отличаются по своему строению и механическим свойствам. Кроме того, в интервале глубин 3310–3370 м обнаружены признаки тектонического несогласия в залегании слоев, а в интервале 3460–3538 м залегает слоистый лед, характеризующийся чередованием слоев мелкозернистого и крупнозернистого льда.

Наконец, базальный слой льда, обнаруженный глубже отметки 3538 м и прослеженный до забоя скважины (3650 м), сформирован гигантозернистым льдом (кристаллы льда до 1 м в поперечнике и более). Этот лед содержит редко разбросанные небольшие минеральные включения (1–6 мм в диаметре), представляющие собой скопления глинистых частиц моренного происхождения. По мнению специалистов, структура базального льда свидетельствует о его неподвижности и конжеляционном происхождении, т.е. о формировании льда в процессе замерзания воды. Этот факт подтверждается результатами изотопного исследования образцов ледяного керна. Движение льда над озером в районе станции Восток осуществляется в направлении на юго-восток со скоростью 1,5-3,0 м/год. Наличие базального слоя неподвижного льда в нижней части разреза ледникового покрова позволяет заключить, что ледниковый покров в этом районе в основном лежит на подстилающих горных породах, а расчлененный рельеф подледникового ложа блокирует нижние слои ледниковой толщи. Максимальные сдвиговые деформации происходят в пределах вышележащего пласта (3460–3540 м).

В летнем сезоне 1997-98гг. глубина скважины 5Г достигла отметки 3623 м. Изучение поднятого на поверхность ледяного керна позволило установить характер изменения климата в Антарктиде за последние 420 тысяч лет. Было выделено четыре полных климатических цикла (от периода похолодания до периода потепления) продолжительностью около 100 тысяч лет каждый. Эти данные стали классическим примером палеоклиматических реконструкций в Южной полярной области планеты и приводятся практически во всех научных монографиях и популярных изданиях, посвященных этой важнейшей проблеме, которая в настоящее время является одной из ведущих для человечества. Начиная с 1990 года, гляциологические работы на станции Восток, в том числе в скважине 5Г, стали проводиться на международной основе с участием специалистов из России, Франции и США, при этом каждая страна получала одну треть керна для своих национальных исследовательских программ. В январе 1998г. по рекомендации международного Научного комитета по антарктическим исследованиям буровые операции в скважине 5Г были прекращены в связи с непосредственным приближением к водному слою обширного подледникового водоема, первое сообщение о котором было сделано в 1994 году. После выполнения различных исследовательских, технологических и природоохранных процедур, соответствующих всем требованиям международного сообщества, они были возобновлены в конце декабря 2004г.

Скважина 5Г представляет собой сложную инженерную конструкцию со средним диаметром 137 мм. Верхний 130-метровый ее участок оборудован пластиковыми обсадными трубами, исключающими проникновение заливочной жидкости в рыхлый снежно-фирновый слой. На глубине 2243 м с помощью специально разработанной технологии 5 сентября 1992г. было выполнено отклонение ствола скважины от вертикали с целью обхода аварийного участка, на котором 27 декабря 1991г. произошел обрыв бурового снаряда. С этого момента новый ствол скважины получил наименование 5Г-1. В октябре 2007г. на глубине 3668 м произошла аналогичная авария, в результате которой был так же оборван буровой снаряд. Новое отклонение ствола было начато в конце января 2009г. с глубины 3590 м с использованием ранее отработанной технологии. Новый участок ствола был назван 5Г-2. На конец января 2010г. забой скважины 5Г-2 находился на глубине 3650 м.

13 декабря 2010г. на станцию Восток прибыл коллектив бурового отряда Санкт-Петербургского Горного института во главе с лидером этого проекта, заведующим кафедры бурения скважин, профессором Н.И. Васильевым. 15 декабря после завершения акклиматизации коллектив отряда приступил к работам в буровом комплексе. Были определены положение уровня заливочной жидкости в скважине, которая находится на глубине 70 м от поверхности, проведены измерения вертикального изменения диаметра ствола скважины и характер распределения плотности заливочной жидкости. Выполнены работы по очистке забоя скважины от шлама. Продолжительный период нахождения лебедки в холодных условиях зимнего периода на станции Восток (температура воздуха ниже минус 70°С) привел к возникновению технических неисправностей буровой лебедки, которые были устранены по ходу проведения работ. Закончен монтаж новой электрической схемы электромеханического бурового снаряда. Выполнен пробный рейс снаряда до забоя скважины без отбора керна. В сезоне 2010-11гг. специалисты бурового отряда планируют получить около 100 метров нового ледяного керна до отметки 3750 м и, при возможности, осуществить проникновение в водный слой подледникового озера Восток.

Зам. директора ГУ «ААНИИ»
Начальник РАЭ В.В. Лукин

Второй пресс-релиз о работах по бурению ледяной скважины на станции Восток зам. директора ГУ "ААНИИ", Начальник РАЭ В.В. Лукина
опубликовано в LJ сообществе "Миссия Elysium: Антарктида-2010" | http://community.livejournal.com/antarc ... ml?#cutid1

ПОДЛЕДНИКОВОЕ ОЗЕРО ВОСТОК

Бурение глубокой ледяной скважины на станции Восток, как известно, было организовано с целью реконструкции палеоклиматических изменений в Антарктике. В интервале 3460–3538 м залегает слоистый лед, характеризующийся чередованием слоев мелкозернистого и крупнозернистого льда, что не давало возможности проследить временную изменчивость характеристик ледяного покрова. Более того, ниже отметки 3538 метров, по данным изотопных исследований, залегал лед, образованный из замерзшей воды, а не из уплотненных атмосферных осадков. Таким образом, дальнейшее бурение ледника оказалось связано уже не с климатическими исследованиями, а с изучением характеристик замерзшей водной толщи подледникового озера.

Возможность образования талой воды на «подошве» ледников была теоретически обоснована еще в конце XIX века. В 60-е годы XX века видный отечественный гляциолог И. А. Зотиков математически рассчитал возможность плавления ледника при больших величинах давления для антарктического ледяного покрова.

В начале 1990-х годов в ходе анализа данных спутниковой альтиметрии к северу от российской станции Восток была обнаружена плоская субгоризонтальная ледяная равнина и высказано предположение, что она приурочена к положению аналогичной по площади водной поверхности. Летом 1994 г. на сессии Научного комитета по антарктическим исследованиям в г. Риме член-корреспондент Российской Академии наук А. П. Капица сделал сообщение о расположении в данном районе большого подледникового пресноводного озера, которое предлагалось назвать озером Восток. Свои выводы он объяснял данными радиолокационных авиационных съемок и единичного сейсмического зондирования в районе станции Восток. В 1995 году международным коллективом авторов, среди которых были И.А. Зотиков и А.П. Капица, в британском научном журнале «Nature» была сделана первая публикация, описывающая этот уникальный природный феномен.

Начиная с сезона 1995–96 гг., стало проводиться активное и планомерное изучение этого объекта силами специалистов Полярной морской геологоразведочной экспедицией в составе ежегодных Российских антарктических экспедиций (г. Ломоносов). Исследования проводились дистанционными геофизическими методами: посредством наземного радиолокационного профилирования (РЛП) и сейсмическими зондированиями методом отраженных волн (МОВ).

Последние осуществлялись преимущественно над акваторией озера. Несмотря на то, что к настоящему времени открыто более двухсот подобных объектов, озеро Восток является самым значительным и наиболее изученным из них.

В ходе первого этапа отечественных исследований подледниковое озеро Восток было в целом оконтурено и в генеральном плане определена его береговая линия. Согласно полученным данным, ее протяженность составляет 1030 км, включая 70 км, приходящиеся на острова; площадь водного зеркала составляет 15,5 тыс. км2, исключая 70 км2 территории островов. По этой характеристике озеро Восток приблизительно равно Ладожскому озеру – одному из крупнейших озер Европы. Было выяснено, что водное зеркало располагается на абсолютных высотах приблизительно от −800 м в северной части до −200 м в южной по отношению к уровню моря. Его уклон составляет около 0,12°.

В 2008 г. завершился второй этап отечественных исследований этого района: были закончены комплексные сейсмические и радиолокационные исследования, направленные на картирование дна озера и его береговой черты.

К моменту завершения второго этапа исследований района подледникового озера Восток было выполнено в общей сложности 318 сейсмических (МОВ) зондирований и 5190 погонных километров радиолокационных маршрутов. Толщина водного тела озера определялась посредством сейсмических измерений, а мощность ледника – по радиолокационным данным.

Средняя толщина водного слоя подледникового озера Восток составляет около 410 м; объем водного тела составляет около 6343 км3. В генеральном плане оно подразделяется на две неравные по размерам части. Первая из них (южная) является наиболее глубоководной, но меньшей по размеру. Она занимает территорию приблизительно 70×30 км. Преимущественные толщины водного слоя здесь составляют около 800 м.

Северная часть - относительно мелководная. Она занимает территорию приблизительно 180×60 км. Средняя толщина водного слоя – около 300 м.

Рассмотренные выше толщины водного слоя озера Восток полностью находят свое отражение в рельефе дна. Комплекс геоморфологических признаков (крутые, более 15°, склоны котловины, их значительная высота, местами превышающая 1500 м, при значительном ее размере, около 310×100 км) указывает на приуроченность этой структуры к глубинному разлому земной коры, а также на относительно молодой в геологическом отношении его возраст.

Природная часть желоба Восток в целом представляет собой холмистую равнину со средней абсолютной высотой около −900 м. Относительные превышения, по всей видимости, весьма незначительные и не превышают 100 м при максимальных уклонах до 4°. Холмистая равнина занимает территорию около 5800 км2, что составляет более трети всей территории.

В южной и северо-западной частях желоба Восток имеются две, ярко выраженных в рельефе, котловины. Первая из них наиболее глубокая и большая по размерам (приблизительно 60×30 км). Ее глубина составляет около 400 м при средней крутизне склонов около 8°. Придонная часть котловины более плоская и располагается на абсолютных высотах около −1500 м. Крутизна склонов указывает на тектонический генезис этой структуры.

Вторая котловина характеризуется размерами около 45×15 км. Относительные превышения и уклоны также незначительны. Придонная часть котловины располагается на абсолютных высотах около −1150 м, чему соответствует второй пик на графике. Вопросу изолированности подледниковых антарктических водоемов и, в частности, озера Восток придается большое значение в связи с обсуждением методик проникновения в него в самое ближайшее время. Беспокойство научной общественности связано с обнаружением явления катастрофических подледниковых паводков. На сегодняшний день в Антарктиде зарегистрировано более 200 относительно небольших (до нескольких десятков километров в длину) подледниковых озер, и с каждым годом их количество становится все больше и больше. Для подавляющего большинства из них не имеется сведений о характере береговой линии и объеме водных тел.

В ходе отечественных исследований вокруг озера Восток были обнаружены многочисленные небольшие подледниковые водоемы. К 2008 г. здесь насчитывалось 37 подобных объектов, 32 из которых были выявлены в ходе отечественных радиолокационных исследований последних лет. Линейные размеры водоемов составляют в среднем около 5 км. В ходе специальных исследований обнаружен протяженный узкий фьорд, расположенный в южной части озера. Его длина составляет около 20 км. Тем не менее, многочисленные как отечественные, так и зарубежные исследования указывают на то, что озеро Восток в данный момент изолировано от других подобных объектов. Выявленные подледниковые водоемы, расположенные вокруг озера Восток, находятся выше уровня водного зеркала озера. Таким образом, даже если бы они и соединялись протоками (что противоречит всем имеющимся данным), вода будет стекать в озеро, а не наоборот – вытекать из него. Кроме того, исследования показали, что водное тело озера Восток полностью располагается в желобе коренных пород и при этом поверхность озера находится ниже уровня моря. Последние обстоятельства также косвенно свидетельствуют о его изолированности. Таким образом, беспокойство научной общественности, связанное с возможным загрязнением антарктических подледниковых озер при проникновении в озеро Восток через глубокую ледяную скважину на станции Восток за счет возникновения катастрофических паводков из него, с нашей точки зрения безосновательны.

Тем не менее, обсуждаемый вопрос носит принципиальный характер, как с позиций фундаментальной науки, так и из практических соображений.

Несмотря на большую значимость полученных результатов изучения характеристик подледникового озера Восток с помощью дистанционных методов, основным объектом будущих исследований продолжает оставаться водная толща этого озера и слой его донных отложений. Эта проблема неразрывно связана с решением инженерной и технологической задач проникновения в водный слой озера для его последующего исследования с помощью различных зондирующих и пробоотборных устройств.

Самым эффективным и быстрым способом проникновения в озеро является использование ледяной скважины 5Г-2, забой которой в настоящее время расположен в 100±20 м от водного тела озера. За прошедшую неделю (с 22 по 29 декабря с.г.) буровой отряд станции Восток практически подошел к возможности возобновить буровые операции с получением нового керна льда. Однако, выяснилось, что две токонесущие жилы троса-кабеля «замыкает» на корпус лебедки. Для устранения этой неисправности пришлось смотать четыре км кабеля на перемоточном устройстве, отрубить верхние три метра кабеля, где была нарушена изолированность токонесущих жил, и вновь подвести кабель к токосъемнику буровой лебедки. После чего предстоит процесс новой намотки троса-кабеля на барабан лебедки. Это – длительная и трудоемкая процедура является необходимой, для того, чтобы возобновить буровые операции, об итогах которой мы сообщим через неделю, 6 января 2011г.

Зам. директора ГУ ААНИИ,
Начальник РАЭВ.В. Лукин

Третий пресс-релиз о работах по бурению ледяной скважины на станции Восток зам. директора ГУ "ААНИИ", Начальник РАЭ В.В. Лукина
опубликовано в LJ сообществе "Миссия Elysium: Антарктида-2010" | http://community.livejournal.com/antarc ... ml?#cutid1

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТБОРА ПРОБ ПОВЕРХНОСТЫХ ВОД ИЗ ПОДЛЕДНИКОВОГО АНТАРКТИЧЕСКОГО ОЗЕРА ВОСТОК

В конце января 1998г. бурение в глубокой ледяной скважине 5-Г1 было остановлено на глубине 3623 м. Это было связано с обеспокоенностью международного научного антарктического сообщества о возможности случайного проникновении керосиново-фрионной смеси заливочной жидкости, которой был заполнен ствол скважины, в реликтовые воды озера. На этот момент времени толщина слоя льда, разделявшего забой скважины от водной поверхности озера, составляла 130±20м. Не смотря на то, что исследователи получили в свое распоряжение уже 85м (начиная с отметки 3538м) ледяного керна, образованного из замершей воды озера для изучения химического и микробиологического состава озерных поверхностных вод, главной целью изучения подледникового озера Восток оставалось проникновение в водный слой озера и отбор проб воды из него. Скважина 5 Г-1 продолжала оставаться самым коротким, а поэтому быстрым и экономически выгодным путем для достижения водного тела озера. При этом особое внимание следовало уделять сохранению уникальных водных масс от загрязнения любыми инородными веществами и материалами. С этой целью российское Министерство науки и технологии летом 1998г. объявило открытый конкурс на разработку экологически чистой технологии отбора поверхностных проб воды из подледникового озера Восток через глубокую ледяную скважину 5Г. Победителем конкурса стал объединенный коллектив специалистов Санкт-Петербургского Горного института (СПб ГИ, Рособразование) и Арктического и антарктического НИИ (ААНИИ, Росгидромет) под руководством заведующего кафедрой бурения скважин СПб ГИ, профессора Б.Б. Кудряшова.

Суть разработанной в 1999-200гг.технологии заключалась в следующим. Тело ледника, расположенного над водной толщей озера Восток, находится в плавучем состоянии подобно шельфовому леднику. Создании эффекта недокомпенсации давления заливочной жидкости в стволе скважины за счет понижения ее уровня до 50-80 м от поверхности приведет к подъему воды из озера после проникновения в нее из скважины, на величину недокомпенсации уровня заливочной жидкости.. Напомним, что плотность керосиново-фрионовой заливочной жидкости равняется плотности льда и составляет 0.91г/см³. Плотность воды, как известно, равняется 1.00г/см³, т.е. вода, в любом случае, как более плотная жидкость будет находиться исключительно под слоем заливочной жидкости. Керосин, который составляет наибольший объем заливочной жидкости, является гидрофобной жидкостью и ни при каких внешних условиях не смешивается с водой. После контакта бурового снаряда с водной поверхностью озера вода, находящаяся под давлением около 375атм, будет быстро подниматься по стволу скважины на величину недокомпенсации давления заливочной жидкости и тем самым поднимет более легкую заливочную жидкость вверх по стволу скважины на выше названную величину. Никакого гидроудара, который можно было бы ожидать в случае «сухой» (незаполненной заливочной жидкостью) скважины не произойдет. Тоже можно сказать о перемешивании поверхностных вод с заливочной жидкостью скважины – подъем воды в любом случае сохранит границу раздела жидкостей разной плотности. Некоторое механическое перемешивание тонкой границы раздела этих жидкостей может создаться под влиянием быстрого подъема бурового снаряда из скважины после его контакта с водой. Для уменьшения этого влияния предлагалось применять для проникновения не электромеханичекий, а тепловой буровой снаряд, который осуществляет не сверление льда по внешнему диаметру ледяного керна, а его плавление за счет специальных нагревательных элементов. Кроме того, предлагалось введение в призабойный участок скважины на глубине около 3720-3730м специальной нейтральной кремнеорганической жидкости (техническое силиконовое масло), которое послужит дополнительным буфером на границе «заливочная жидкость – вода» . Поднявшийся по стволу скважины столб поверхностных вод озера, предлагалось оставить на 11-12 месяцев в невозмущенном состоянии до полного замерзания, после чего отбирать ледяной керн из «свежезамороженной» воды озера электромеханичесиким снарядом для последующих анализов на содержание ионного и газового состава и микробного разнообразия. При этом станет точно известно величина толщины ледника, что даст возможность сохранить нетронутой минимально допустимую призабойную ледяную пробку и, соотвественно поднять уровень заливочной жидкости.

В марте 2001года разработанная технология получила положительное заключение Государственной экологической экспертизы Российской Федерации, а в июле того же года была официально представлена российской делегацией на XXIV Консультативном совещании по Договору об Антарктике (КСДА) в Санкт-Петербурге. В сентябре 2002г. делегация России на XXV КСДА в г.Варшаве представила проект Всесторонней оценки воздействия на окружающую среду (ВООС) на разработанную технологию проникновения в подледниковое озеро Восток через ледяную скважину 5Г с целью отбора проб из поверхностного слоя озерных вод. По результатом этого представления была организована международная Межсессионная контактная группа (МКГ) экспертов, которые подвергли выше названный российский ВООС подробному дополнительному анализу и в установленные сроки прислали свои замечания и предложения на этот документ российской стороне. Изучив замечания МКГ, Россия в строго обозначенные Протоколом по охране окружающей среды к Договору об Антарктике сроки, представила в июне 2003г. на XXVI КСДА в г. Мадриде Пересмотренную ВООС на отбор проб воды из озера Восток. Замечания международного антарктического сообщества на этот документ были приведены в Заключительном отчете XXVI КСДА (2003, Мадрид, Испания).

Для ответа на часть этих замечаний требовалось восстановить буровые операции в скважине 5Г. В связи с этим в 2004г. РАЭ подготовило первоначальную ОВОС на бурение дополнительных 50м льда в выше названной скважине, а на следующий год глубина этого бурения была увеличина еще на 25м., т.е. буровые операции в скважине до проникновения в водный слой озера могли осуществляться до горизонта 3700м. Эти работы были начаты на станции Восток в период антарктического лета (декабрь-январь) в ежегодном цикле с сезона 2004-05гг. В январе и октябре 2007г на забое скважины, находящихся глубинах 3660м и 3668 м, соответственно, произошло два обрыва бурового снаряда от грузонесущего электрокабеля буровой лебедки. Причины этих аварий были обусловлены заклиниванием бурового снаряда из-за эффекта «горного давления», связанного с потерей контроля за глубиной уровня заливочной жидкости в скважине. Если в первом случае, после специальных технологических мероприятий удалось извлечь оторвавшийся снаряд из скважины, то во втором - все попытки оказались безрезультатны. В связи с этим в конце января 2009г. было принято решение начать обход аварийного участка скважины с применением технологии наклонного бурения, разработанной в СПб ГИ. Эта операция стала выполняться с глубины 3590м, что давало возможность осуществить проходку новой скважины на удалении около 1,5 м по горизонтали от оторвавшегося бурового снаряда.

В конце сезона 2009-10гг. глубина скважины 5Г-2, как теперь стал именоваться новый участок ствола скважины 5Г, достигла отметки 3650м. После завершения продолжительной и кропотливой серии подготовительных технологических мероприятий в глубокой ледяной скважине и доставленным на станцию Восток новым буровым оборудованием, керновое бурение в скважине 5Г-2 началось 2 января 2011г. Работы по данному проекту осуществляются в круглосуточном режиме тремя группами специалистов, работающих по 8 часов в смену. Временные затраты на один рейс бурового снаряда составляют около семи часов:

около двух часов на спуск снаряда к забою скважины
2ч. 30мин. бурение ледяного керна длиною 1.10-1.25м
около двух часов подъем бурового снаряда на поверхность скважины
30-40мин. на извлечение керна из снаряда и техническое обслуживание последнего

Следует учесть, что подъем и спуск бурового снаряда выполняется с хорошей скоростью – 0.5 м/с. Применение более высоких скоростей резко повышает риск потери буровых инструментов в очень узкой ( диаметр 137мм) и не всегда строго вертикальной скважине. За трое полных суток с момента начала буровых операций на утро 5 января 2011г. глубина скважины увеличилась на 10.5м и составила 3660.5 м Таким образом среднесуточная величина ледяного керна равняется 3.5м /сут. Это значение несколько меньше планируемого авторами проекта, которые предполагали получать в сутки 4.0 м ледяного керна. Однако, короткий срок кернового бурения в сезоне 2010-11гг. не позволяет делать статистически обоснованные выводы. Буровые работы на станции Восток продолжаются без перерыва.

Зам.директора ААНИИ
Начальник РАЭ
Лукин В.В.

Третий пресс-релиз о работах по бурению ледяной скважины на станции Восток зам. директора ГУ "ААНИИ", Начальник РАЭ В.В. Лукина
опубликовано 03-02-2011 в LJ сообществе "Миссия Elysium: Антарктида-2010" | http://community.livejournal.com/antarc ... tml#cutid1

Трудные заключительные шаги перед входом в озеро

Как уже сообщалось ранее, в период с 26 по 30 января с.г. в глубокой скважине 5Г на станции Восток бурение ледяного керна было приостановлено с целью проведения необходимых технологических процедур в скважине и технического обслуживания бурового оборудования.

Был выполнен отбор 17 проб заливочной жидкости по всему ее вертикальному столбу в скважине с последующим определением плотности. В результате, в интервал глубин 3100–3600 м было внесено 620 кг утяжелителя фреона F-141B для увеличения плотности заливочной жидкости в вышеназванном слое. Эта операция была крайне необходима для гарантирования исключения рисков влиянию эффекта «горного давления», которое могло привести к сужению диаметра скважины и, соответственно, серьезных проблем по подъему бурового снаряда.

Важнейшим элементом технологии экологически чистого отбора проб из поверхностного слоя вод подледникового озера Восток является определение давления столба заливочной жидкости на забой скважины, что связано с расчетом допустимой глубины положения верхнего уровня заливочной жидкости в скважине. Эти измерения были выполнены скважинным термометром-манометром, изготовленным в г. Уфа, который на протяжении последних трех лет используется в буровых работах на станции Восток.

С помощью кавернометра был проведен мониторинг вертикальных изменений диаметра скважины в слое 3650–3709 м, бурение которого осуществлялось со 2 по 26 января. В обнаруженных местах уменьшения диаметра было проведено их разбуривание с помощью буровой коронки увеличенного диаметра. Данные работы были необходимы для исключения возможных аварийных ситуаций по заклиниванию бурового снаряда при его подъеме от забоя на поверхность.

В этот же период выполнен ремонт трансмиссии буровой лебедки, техническое обслуживание ее агрегатов и замена цепи привода от электромотора к тросовому барабану. Одновременно, были проделаны работы по изменению производительности промывочного насоса электромеханического снаряда с повышением его производительности от существующих 70 л/мин до 220 л/мин, однако, мощности электродвигателя бурового снаряда, установленного на период работ 56-й РАЭ, оказалось недостаточно для повышения производительности насоса. В связи с этим, бурение, возможно, продолжать с прежней производительностью.

Отобраны сотни проб ледяного керна на изотопный анализ и десятки образцов для измерения общего газосодержания льда. Все пробы и образцы подготовлены для отправки в Лабораторию исследований изменений климата и окружающей среды ААНИИ, которая была открыта в начале ноября 2010г.

31 января бурение в скважине 5Г было возобновлено с отметки 3709 м, и на утро 3 февраля она достигла 3714,24 метров. Буровые операции продолжаются в круглосуточном режиме и будут закончены утром 6 февраля. 7 февраля личный состав бурового отряда вылетает на заключительном рейсе самолета DC BТ-67 Bassler со станции Восток на станцию Прогресс для последующей посадки на борт НЭС «Академик Федоров». 8 февраля судно начнет движение в сторону Кейптауна, куда оно рассчитывает прибыть 20 февраля. 22 февраля на рейсовом самолете сотрудники этого отряда вылетают в Петербург, куда они должны прибыть на следующий день, 23 февраля.

Вполне резонным является вопрос о возможности продления сезонных операций на станции Восток до завершения работ по осуществлению проникновения в водный слой озера. Дело в том, что технические характеристики любых типов самолетов, производимых в любых странах мира ограничены возможностью применения взлетов и посадок при температуре воздуха на уровне взлетно-посадочной площадки выше минус 50°С. При более низких температурах гидравлическая жидкость, используемая в механизмах управления выпуска и уборки шасси, загустевает, что не дает возможности воспользоваться этим необходимым для взлета и посадки самолета элементом его конструкции. По средним климатическим данным после 10 февраля на станции Восток вероятно кратковременное понижение температуры воздуха ниже минус 50°С, что является существенной предпосылкой для нарушения требований безопасности организации полетов. Это обстоятельство оговорено специальным пунктом договора между Российской антарктической экспедицией и канадской авиакомпанией, у которой арендуется самолет DC BТ-67 Bassler. График полетов самолета составляется еще до начала сезонных операций в октябре, он подлежит изменениям только в форс-мажорных обстоятельствах, а продление заключительной даты полета на станцию Восток из-за необходимости продолжения бурения не относится к такой категории. Тем более что увеличение срока на 4 дня вовсе не гарантирует возможности проникновения в водный слой озера. Конечно, можно было бы оставить сотрудников бурового отряда для работы в зимний период на станции Восток, однако, следует понимать, что максимум через месяц проникновение будет осуществлено, после чего сотрудники бурового отряда в течение 9 месяцев будут находиться на станции без работы. Это не только неэтично по отношению к исполнителям работ и их семьям, но и создаст дополнительные трудности для остального коллектива зимовочного состава станции для спокойной жизни и работы в самый холодный период года. В связи с этим, в случае, невозможности проникновения в подледниковое озеро Восток в текущем летнем антарктическом сезоне, эти работы будут возобновлены в декабре 2012г.

Зам. директора ГУ «ААНИИ»,
Начальник РАЭ

В.В. Лукин

пресс-релиз о работах по бурению ледяной скважины на станции Восток зам. директора ГУ "ААНИИ", Начальник РАЭ В.В. Лукина
опубликовано 07-02-2011 в LJ сообществе "Миссия Elysium: Антарктида-2010" | http://community.livejournal.com/antarc ... tml#cutid1

ПРОНИКНОВЕНИЕ В ОЗЕРО ВОСТОК ПЕРЕНОСИТСЯ НА ЛЕТНИЙ АНТАРКТИЧЕСКИЙ СЕЗОН 2011-12

Утром 5 февраля были прекращены буровые операции в глубокой ледяной скважине 5Г на российской антарктической станции Восток. Специалисты под руководством профессора Санкт-Петербургского Горного института Н.И. Васильева на этот момент достигли отметки 3720,47 метров.

Напомним, что непосредственно бурение в скважине 5Г с извлечением ледяного керна началось 2 января 2011 с отметки 3650 метров. За 34 рабочих дня буровые операции заняли 29 суток, когда работа в скважине осуществлялась в круглосуточном режиме тремя сменами буровиков. В период с 26 по 30 января буровые операции были временно приостановлены для выполнения необходимых технологических операций по обеспечению их безопасного продолжения. Таким образом, среднесуточная скорость проходки тела ледника буровым снарядом составила 2,43 метра/сутки, при планируемых перед началом сезонных операций 4,0 метров/сутки. О причинах уменьшения скорости проходки при проведении буровых работ на станции Восток в скважине 5Г уже упоминалось ранее. Следует отметить, что предпринятая модификация некоторых узлов электромеханического снаряда позволила стабилизировать процесс бурения последних 11 метров, когда, начиная с 31 января, бурение было возобновлено с отметки 3709 метров. За один буровой рейс снаряда на поверхность удавалось поднимать 1 метр нового керна.

При консервации скважины верхний уровень заливочной жидкости в ней находился на горизонте 40 метров. Всего за летний антарктический сезон 2010-11 специалистами бурового отряда было добавлено в скважину 3900 литров авиакеросина Jet-1 и 620 кг утяжелителя фреона F141B. Буровые операции в скважине планируется возобновить во второй половине декабря 2011 по программе работ 57-й Российской антарктической экспедиции. Как и в этом сезоне, специалисты бурового отряда будут доставлены на станцию Восток самолетом в середине декабря 2011 Технология продолжения работ по проникновению в водный слой подледникового озера Восток будет строго соответствовать принципам, изложенным в «Заключительной Всесторонней ОВОС на отбор проб поверхностных вод из озера Восток», на которой 23 ноября 2010 Российская антарктическая экспедиция получила Разрешение № 067 от уполномоченного Правительством Российской Федерации органа Федеральной исполнительной власти. Отчет о проделанной работе будет подготовлен их исполнителями в течение двух недель по возвращению в Санкт-Петербург и будет представлен делегацией Российской Федерации на заседании XXXIV Консультативного совещания по Договору об Антарктике в Буэнос-Айресе (Аргентина) в период с 20 июня по 1 июля 2011.

Личный состав гляцио-бурового отряда убыл со станции Восток на станцию Прогресс самолетом 6-го февраля. В этом пункте его специалисты сели на борт российского научно-экспедиционного судна «Академик Федоров» В настоящее время судно следует в порт Кейптаун с ожидаемым прибытием туда 20 февраля.

23 февраля сотрудники отряда прибывают в Санкт-Петербург из Кейптауна рейсовыми самолетами.

Зам. директора ГУ ААНИИ
Начальник РАЭ
В.В. Лукин

Самое загадочное озеро на Земле уже готово рассказать о своих больших тайнах

Считанные дни остались до старта очередной 57-й Российской Антарктической экспедиция (РАЭ) Российского государственного Арктического и Антарктического НИИ. Грядущий летний антарктический сезон (на южном полюсе, напомним, сейчас разгар весны) готовит нам сенсационные открытия: исследователям предстоит добурить скважину 5Г и «окунуться», наконец, в воды одного из самых загадочных мест на земле – озера Восток....

http://svpressa.ru/society/article/48369/

Уникальное озеро Восток, скрытое под толщей льда, несет в себе много чудесных загадок природы. Мы приподнимаем завесу тайны, снимая документальный фильм, посвященный Антарктиде.

http://youtu.be/iWQIWuf37Zk

Из истории проведения буровых работ в Антарктиде специалистами Санкт-Петербургского государственного горного института (СПГГИ).

"Долгий путь сквозь льды Антарктиды"
П.Г. Талалай

П.Г. Талалай.doc [470.5 КБ Скачиваний: 623]

Павел Григорьевич Талалай, канд. техн. наук, доцент Санкт-Петербургского государственного горного института им.Г.В.Плеханова.
Участник 35-й Советской антарктической экспедиции 1989-1991 гг.

Журнал "Природа", № 9, 2003 г.

Полярная Почта

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Озеро "Восток"

Озеро

Озеро "Восток"

Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"

Антарктида: Озеро "Восток"