Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Зарегистрируйтесь на нашем сервере и Вы сможете писать комментарии к сообщениям Обратите внимание!
 
  Наука >> География | Популярные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение

Антарктический феномен - озеро Восток

И.А.Зотиков
Опубликовано в журнале "Природа", N 2, 2000 г.
Содержание

Введение

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.
Рис.1. На станции Восток.
Фото Л.Л.Елдышева

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).
Рис.2. Расчетная карта областей Антарктиды, охваченных донным таянием при разных значениях геотермического потока (Зотиков И.А., 1963).

Назад | Вперед


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования