Открыто из космоса, по размеру — между Ладожским и Онежским, подробно исследовано разнообразными геофизическими методами — озеро Восток, расположенное под ледяной толщей Антарктиды, представляет собой уникальный объект для мультидисциплинарных исследований.
Фото: long Ma / unsplash.com
Фото: long Ma / unsplash.com
В прошлом году мы отмечали большое событие: 200-летие открытия Антарктиды моряками российского флота. Чтобы понять его важность, обратим свой взор в прошлое. В начале далекого XIX века казалось, что Эпоха великих географических открытий давно канула в Лету, а научный географический мир живет размеренной жизнью. Если посмотреть на карты тех времен, то, по сути, они не сильно отличаются от современных, и лишь на самом юге, куда не смог добраться Джеймс Кук, все еще имеется Terra Australis Incognita — Неизвестная Южная земля. «Я обошел океан южного полушария в высоких широтах и совершил это таким образом, что неоспоримо отверг возможность существования материка, который, если и может быть обнаружен, то лишь вблизи полюса, в местах, недоступных для плавания... положен конец дальнейшим поискам южного материка…», писал он. И все же, что там, в южных высоких широтах? Чтобы выяснить это, 4 июля (16 июля по новому стилю) 1819 года в Южную полярную область на шлюпах «Восток» и «Мирный» направилась Первая русская антарктическая экспедиция под командованием капитана 2-го ранга Фаддея Фаддеевича Беллинсгаузена и лейтенанта Михаила Петровича Лазарева. И 16 января (28 января по новому стилю) 1820 года произошло это знаменательное событие: моряки увидели берег нового континента. Много великих исследователей пошли во след за ними, много славных имен помнит история. Но наши соотечественники были первыми, кто не просто сказал, а документально доказал существование нового материка.
Антарктида практически полностью покрыта ледниками, и лишь менее 3% ее территории занимают скальные массивы. Это совершенно другой мир, в котором есть много уникального, с чем можно столкнуться только здесь. Хороший пример — шельфовые ледники. Они находятся на плаву и представляют собой достаточно ровную, постепенно утончающуюся к краю ледяную плиту, причем достигают они колоссальных размеров. Три самых больших шельфовых ледника на планете — Росса, Фильхнера-Ронне и Эймери — занимают соответственно территорию чуть меньше Франции, немного больше Швеции, а размер последнего сравним со Швейцарией. Их толщина превышает 200 м, что сравнимо с высотой главного здания МГУ на Воробьевых горах.
Поверхность Антарктиды
Поверхность Антарктиды
Размеры шельфовых ледников постоянно меняются, прежде всего из-за частых отколов айсбергов. Порой они достигают циклопических размеров. В конце 2019 года от шельфового ледника Эймери откололся самый крупный за последние 50 лет айсберг площадью около 1,6 тыс. кв. км. Но он не самый большой. В октябре 1985 года от шельфового ледника Фильхнера-Ронне откололся айсберг размером примерно 200х100 км. Этому предшествовало формирование трещины в 19 км шириной.
Антарктический ледник самый большой на нашей планете. Его средняя толщина составляет 1937 м при максимальных значениях около 4897 м, и его полное таяние приведет к подъему уровня Мирового океана на 58 м. Скроются под водой Санкт-Петербург и Калининград, Архангельск и Мурманск, Владивосток и Таллин; Лондон, Берлин, Токио и Пекин уйдут под воду. Что же находится под этим ледником? Благодаря достижениям современной геофизики мы можем достаточно обоснованно ответить на этот вопрос. Если акцентировать внимание лишь на самом уникальном, то это безусловно гидрологические объекты — подледниковые водоемы. На сегодняшний день зарегистрировано около 500 относительно небольших (до нескольких десятков километров в длину) объектов подобного рода. Практически все они были открыты методом радиолокационных зондирований в ходе комплексных аэрогеофизических исследований. Суть метода заключается в анализе электромагнитного импульса, отраженного от подледной поверхности. Вид и интенсивность сигнала при отражении от подледникового водоема и горных пород различно, что и позволяет практически однозначно выявлять наличие водной среды. Однако водная среда слабопроницаема для электромагнитных волн, поэтому для определения глубин подледниковых водоемов применяются сейсмические методы. Они основаны на анализе акустических волн, сформированных от границ раздела различных сред, в том числе и озерного дна. Другая часть подледниковых озер была выявлена по данным спутниковой альтиметрии. Суть заключается в том, что поскольку поверхность водоемов ровная, то и поверхность ледника над ним также представляет собой плоский участок. Естественно, бывают исключения, связанные с динамикой ледника, то есть с характером его течения.
Именно таким способом, путем анализа спутниковых данных, в 1993 году коллективом английских исследователей был открыт самый уникальный географический объект на нашей планете — подледниковое озеро Восток. Оно расположено к северу от одноименной российской станции и по своим размерам попадает в двадцатку крупнейших озер нашей планеты. Его площадь составляет 15 790 тыс. кв. км при размерах около 270х90 км. Практически сразу после его открытия специалисты Полярной морской геологоразведочной экспедиции в тесном сотрудничестве с Российской антарктической экспедицией приступили к его планомерному изучению геофизическими методами. В период с 1995 по 2013 год выполнялись радиолокационные, сейсмические и сейсмологические исследования, которые позволили выявить особенности строения котловины, в которой располагается озеро, и его бортов, включая глубинное строение. Выяснилось, что озеро восток по своим размерам занимает промежуточное место между Онежским и Ладожским. Его средняя глубина составляет около 400 м при максимальных значениях до 1200 м. Общий объем воды в озере оценивается в 6100 куб. км.
Коренной рельеф района подледникового озера Восток. На врезке показаны глубины озера Восток; сечение изолиний 150 м; 1 – изогипсы коренного рельефа; сечение изолиний 150 м; 2 – уровень моря; 3 – береговая линия озера Восток; голубым цветом показаны подледниковые водоемы
Коренной рельеф района подледникового озера Восток. На врезке показаны глубины озера Восток; сечение изолиний 150 м; 1 – изогипсы коренного рельефа; сечение изолиний 150 м; 2 – уровень моря; 3 – береговая линия озера Восток; голубым цветом показаны подледниковые водоемы
Важным аспектом изучения этого природного феномена явилось то обстоятельство, что начиная с 1970 года на станции «Восток» силами специалистов Санкт-Петербургского горного университета осуществляется бурение с отбором ледяного керна, который изучается в уникальной лаборатории Института Арктики и Антарктики. В феврале 2012 года произошло знаменательное событие: впервые в истории произошло проникновение в подледниковый водоем, в водоем, который на протяжении миллионов лет был изолирован от внешней среды четырехкилометровым ледяным панцирем. В ходе изучения керна были найдены минеральные включения, которые представляют собой частицы горных пород, слагающих подледную поверхность, а также микробные формы, которые исследуются специалистами ВНИИОкеангеологии и Курчатовским институтом. Следующий этап изучения озера Восток — исследование озерной воды и донных осадков. Это позволит впервые получить комплексное понимание о строении и эволюции подледниковых водоемов. Важно, что приоритет как сделанных, так и предстоящих открытий — за российскими учеными.
Антарктида — это уникальный континент, аналогов которому нет на нашей планете. Его изучение продолжается, и наша страна на протяжении вот уже 60 лет принимает в этом самое активное участие. Благодаря научно-техническому прогрессу в недалеком будущем геофизические исследования мира, скованного льдом, еще больше расширят наше представление о прошлом и настоящем мира, в котором мы живем. Ведь, по меткому замечанию академика В. М. Котлякова, «…период географических открытий еще не завершен».