21 мая в России отметили День полярника. Профессиональный праздник появился сравнительно недавно, в 2013 году. Дата выбрана неслучайно: в этот день, в 1937 году, началась первая в мире дрейфующая экспедиция советских ученых в Северном Ледовитом океане
За 274 дня четверка ученых – Иван Папанин, Эрнст Кренкель, Евгений Федоров и Петр Ширшов – преодолели на льдине 2,5 тысячи миль от Северного полюса к Гренландии. В те далекие советские годы весь мир восхищался их подвигом, толпы людей встречали на Большой земле, осыпая цветами и восторженным ликованием, а почти каждый второй мальчишка мечтал стать покорителем высоких широт.
Метеорологи на научно-исследовательской станции «Ледовая база Мыс Баранова»
Сегодня последователи легендарных папанинцев успешно продолжают дело своих предшественников. Центром отечественной полярной науки вот уже более ста лет является Арктический и антарктический научно-исследовательский институт в Санкт-Петербурге.
Здесь готовятся все крупнейшие научные полярные проекты и экспедиции, проходят модельные испытания будущие ледоколы, формируются прогнозы ледовой обстановки, без которых ни одно судно не может выходить в арктические моря. Тут готовят полярников для работы в самой холодной точке Земли – на антарктической станции «Восток». И именно здесь хранится древний лед, таящий в себе информацию о состоянии атмосферы Земли за сотни тысяч лет. Исследовав его, ученые смогут восстановить историю изменения климата на нашей планете. Результаты исследований помогут составить модели будущих климатических трансформаций. А они, как утверждают ученые, неизбежны.
Идут работы по организации ледового лагеря
Сотрудники полярного института – это ученые, работающие на Южном и Северном полюсах нашей планеты, многие месяцы в экстремальных условиях. На их счету около 1100 многомесячных экспедиций в экстремальных условиях.
Дрейфующий «Северный полюс»
Первая в мире советская дрейфующая экспедиция получила название «Северный полюс – 1». С тех пор каждой следующей станции на льду Северного Ледовитого океана присваивалось название «Северный полюс» и следующий порядковый номер. В общей сложности за 75 лет было организовано 40 экспедиций, позволивших провести комплексные исследования арктических широт. В том числе собрать данные в области океанологии, метеорологии и биологии моря, отслеживать динамику изменения площади льдов, производить наблюдения в ионосферном и магнитном полях планеты, позволившие сделать выводы о распространении радиоволн.
Измерение температуры моря с помощью щупа термометра
В 2013 году программа экспедиций «Северный полюс» была приостановлена по причинам безопасности. Команду ученых с дрейфующей станции «СП-40» экстренно эвакуировали, так как критическое состояние льда, подвижки, трещины, разрывы не оставляли возможности поддерживать работу ледового лагеря. Лишь спустя девять лет, в 2022 году, программа дрейфующих арктических станций была возобновлена на технологически новом уровне, при поддержке научного судна – ледостойкой платформы «Северный полюс».
Гелиограф на антарктической научно-исследовательской станции «Восток»
– Идея создания специального судна для дрейфующих экспедиций, способного самостоятельно доходить в Центральную Арктику, вмораживаться в льдину и дрейфовать вместе с ней на протяжении долгих месяцев, родилась в стенах Арктического и антарктического НИИ. Особенность этого судна – в уникальном корпусе, способном выдерживать колоссальное давление льда. Судно было построено корабелами Адмиралтейских верфей и осенью прошлого года отправилось в свою первую экспедицию. Станция «Северный полюс – 41» была открыта 2 октября 2022 года, – рассказывает директор Арктического и антарктического научно-исследовательского института Александр Макаров.
Вокруг платформы сейчас развернут научный лагерь, наблюдения природной среды ведутся также с борта судна, на платформе оборудовано почти два десятка лабораторий. Исследования ведутся буквально от дна Северного Ледовитого океана до ближайшего космоса. Результаты научных наблюдений уже сейчас используются для подготовки к навигации на Северном морском пути.
Ледяные пещеры в Антарктиде завораживают своей неземной красотой
Ледостойкая платформа стала для полярников не только местом работы, но и уютным и безопасным домом. В случае возникновения малейшей угрозы, например трещин льда, ученые и оборудование поднимаются на платформу, работа продолжается с борта судна. Подобных судов в мире на сегодняшний день нет. Поэтому регулярные натурные исследования природной среды в водах Северного Ледовитого океана проводят только российские ученые.
– После многолетнего перерыва российская наука вернулась в Арктику на принципиально новых организационных и технологических условиях. Пока прошло всего лишь несколько месяцев, и думаю, что мы до конца еще не осознаем масштаба этого события и возможностей нового судна. Расчетный срок службы НЭС «Северный полюс» – двадцать пять лет. Но мы понимаем, что оно будет работать намного дольше – тридцать, возможно даже сорок лет. Это означает, что у нас существенно расширяется горизонт планирования, появляется возможность проведения долгосрочных исследований и экспериментов. А у молодых ученых, стремящихся посвятить свою жизнь полярной науке, появляется внятная перспектива и возможность реализовать себя в профессии, – говорит Александр Макаров.
Для перемещения полярники чаще всего используют снегоходы, к которым крепят сани-волокуши, на которых размещают оборудование, необходимое для проведения полевых исследований
Российская антарктическая экспедиция
Антарктида – недоступный для большинства людей снежный континент. Вся деятельность в самом холодном регионе Земли регламентируется Договором об Антарктике, действующим с 1961 года. У нашей страны в Антарктиде пять круглогодичных станций и пять сезонных баз. Деятельность Российской антарктической экспедиции (РАЭ) также обеспечивают специалисты Арктического и антарктического научно-исследовательского института. В этом году состоялся 68-й экспедиционный сезон.
На научно-исследовательской станции «Ледовая база Мыс Баранова» полярники выращивают зелень
– Антарктида – континент, живущий по принципам сохранения природной среды и взаимовыручки. В каком-то смысле – это идеальный мир, – отмечает Александр Макаров.
Основные производственные проекты РАЭ связаны с внутриконтинентальной станцией «Восток», единственной круглогодичной российской базой в центральной части Антарктиды. Она расположена на равнинной снежной поверхности ледникового плато на высоте 3488 метров над уровнем моря в 1460 км от побережья.
Климатические условия на станции «Восток» самые суровые на Земле. Зимой температура ежегодно опускается ниже значений -70 °С, а в летние месяцы крайне редко поднимается выше -30 °С. Именно на «Востоке» в июле 1983 года была зафиксирована самая низкая температура воздуха на планете – -89,2 °С. Температурный максимум, зарегистрированный на станции «Восток», – минус 13,6 °С. При этом среднегодовое атмосферное давление в районе расположения станции составляет 624,2 гПа, а средняя годовая относительная влажность воздуха – 71%.
Помимо защиты от холода, в Антарктиде не стоит забывать и о защите от ярких солнечных лучей, которые отражаются от поверхности снега и ледников
Работы на стации «Восток» длятся лишь несколько недель – с конца декабря по начало февраля. Все остальное время станция живет автономно в зимовочном режиме, ее работу поддерживают полтора десятка полярников. В основном все работы проводятся внутри зимовочного комплекса, при температуре выше -50–60 °С работать на открытом воздухе практически невозможно.
Зимовочный комплекс на станции «Восток» давно занесен снегом. Поэтому рядом с действующей базой создается новый зимовочный комплекс «Восток», который станет не только жилым, но и крупнейшим российским научно-исследовательским центром в Антарктике. Он будет состоять из пяти модулей общей площадью около 2 тысяч квадратных метров. Длина возводимой станции составит 140 метров, максимальная высота – 17,5 метра. Модули будут установлены на 36 трехметровых опорах, что позволит станции оставаться не занесенной снегом на протяжении многих лет.
Гидрохимик за работой или в лаборатории
Комплекс сможет обеспечить комфортное пребывание и научно-исследовательскую деятельность для 35 сезонных специалистов и до 15 человек в период зимовки. В комплексе будут научные лаборатории, жилые и общественные помещения, энергоцентры, технические блоки для системы очистки и хранения воды, а также гараж. На станции будет современный медицинский блок с операционной, барокамерой, стоматологическим и рентген-кабинетом, кают-компания с бильярдом и кинозалом, спортзал и сауна.
– За годы своей работы станция «Восток» стала одним из главных символов фундаментальных научных исследований Антарктики мирового значения. Расположение и климатические условия станции позволяют одновременно заглянуть в прошлое и будущее нашей планеты. Именно на «Востоке» ученые нашего института сделали ряд важнейших открытий, связанных с подледниковым озером Восток и исследованием древнего льда. Полученные данные позволяют не только заглянуть далеко в климатическое прошлое нашей планеты, но и спрогнозировать возможные изменения климата в будущем. С будущим связаны и новые исследования на станции. Из-за суровых климатических условий станцию негласно считают аналогом будущей обитаемой базы на Луне, и уже сейчас там проводятся эксперименты для подготовки будущих космических миссий, – говорит Александр Макаров.
Работы по забору проб гидрологами
Важнейшими производственными задачами ближайших лет для полярников станут работы по строительству нового зимовочного комплекса на станции «Мирный», реконструкции полевой базы «Русская», модернизация нефтебазы станции «Беллинсгаузен», масштабные экологические работы в районе сезонной базы «Молодежная».
Тайны будущего откроет лед
Выбирая место для основания станции «Восток», полярники не знали, что под четырехкилометровым слоем льда под ними находится озеро Восток, естественным образом законсервированное сотни тысяч лет назад. Первые свидетельства о существовании озера начали появляться с 50-х годов прошлого века. Доказательство того, что вода под станцией «Восток» – это единый водоем, появилось гораздо позже, в начале 1990-х, когда были получены радарные съемки Антарктиды со спутника ERS-1 Европейского космического агентства. Они показали, что в этом месте находится вытянутое плато с аномально малым перепадом высот. Так стало понятно, что озеро действительно существует и его видно из космоса.
Первое вскрытие озера Восток состоялось 5 февраля 2012 года на глубине 3769 метров. Это стало настоящей мировой научной сенсацией. Сейчас в районе станции «Восток» российские полярники получают образцы древнего льда. В этом году ученые подняли с глубины более 3,5 километра ледяной керн возрастом более миллиона лет. И он уже находится на пути в Петербург.
На всех станциях присутствует свой парк техники, необходимой для различных логистических операций
Для детального изучения небольшие фрагменты полученных кернов доставляются в Лабораторию изменений климата и окружающей среды института. Транспортировка образцов производится на научно-экспедиционном судне в специально оборудованной морозильной камере при температуре -20 °С. В лабораторных условиях образцы льда хранятся при температуре -45 °С. Но основной объем полученных ледяных кернов – более 3,5 тысячи метров – хранится в кернохранилище на станции «Восток», там естественная температура составляет -55 °С.
– Сегодня хорошо изучены образцы древнего льда возрастом 400 и около 600 тысяч лет. Но самый большой интерес для науки представляет лед возрастом около миллиона лет и старше. Известно, что примерно миллион лет назад на планете произошла перестройка климатической системы – смена ледниковых и межледниковых эпох стала происходить с примерной цикличностью в 100 тысяч лет. До этого периода смена климатических эпох происходила каждые 40 тысяч лет, – отмечает директор института.
По его словам, нет никаких сомнений, что деятельность людей влияет на планету и климат, но происходящие изменения вызваны не только нашей цивилизацией. Эти процессы цикличны – есть эпохи похолодания и потепления, ледниковые и межледниковые.
Детеныши антарктического морского котика рождаются прямо под водой
– Самые заметные изменения происходили в период окончания ледниковых эпох, во время перехода от максимума очередного оледенения к очередному межледниковью. Температура на планете в эти периоды ранее увеличивалась примерно на 5 °С, уровень Мирового океана повышался на 100–120 метров, что приводило к затоплению обширных участков суши. На основе ледяных кернов, поднятых из глубин древнего ледника под станцией «Восток», мы выявили тесную связь между глобальными изменениями климата и концентрацией двуокиси углерода (СО2) и метана (СН4) в земной атмосфере. Кстати, эта связь была впервые прослежена на протяжении четырех больших 100-тысячелетних климатических циклов именно благодаря этим исследованиям. Данные изучения древнего льда возрастом порядка 400 тысяч лет показывают, что тогда климат на Земле был похож на современный. Как, впрочем, и орбитальные параметры Земли. Сопоставив эти и многие другие факторы, можно говорить, что мы живем примерно в такую же межледниковую эпоху. Сейчас мы находимся примерно в середине теплого периода одной из межледниковых фаз, которые наступают на Земле примерно через каждые 100 тысяч лет. Это естественный процесс. Главный вопрос в темпах, – подчеркивает ученый.
Озонометр на метеостанции необходим для определения толщины озонового слоя
Сейчас мы живем в относительно теплый период, который называется межледниковьем. Сейчас, как и, вероятно, до климатической перестройки, в атмосфере Земли повышена концентрация СО2, но она в полтора раза выше, чем в прошлые «теплые» эпохи, отмечают ученые.
Изучив данные об изменении климата, которые содержатся в ледяных кернах, ученые смогут выдвинуть гипотезы о возможных причинах, скоростях и последствиях произошедших трансформаций, просчитать, как природная система может работать в условиях повышенного уровня СО2.
Взрослый бык-касатка типа D (субантарктический) всплывает на поверхность
– На планете происходят процессы, которые не получится обратить вспять и спустя века, а возможно и тысячелетия. Океаны будут дальше нагреваться, закисляться и терять углекислый газ, а уровень моря – подниматься, – говорит Александр Макаров.
Бирки для обозначения содержимого бочек: чистый бензин, разбавленный, масло, дизельное топливо
Невечная мерзлота
В этом году в России начнется создание системы мониторинга состояния многолетней мерзлоты. Новая наблюдательная система позволит вести полномасштабные наблюдения за многолетнемерзлыми грунтами, занимающими две трети территории страны.
Взрослые папуасские пингвины прыгают на лед Антарктиды
– Около 6 миллионов квадратных километров территории нашей страны покрыты многолетнемерзлыми породами, которые не таяли, оставаясь стабильными сотни и тысячи лет. Но в последние десятилетия начались процессы, способствующие деградации таких грунтов, что в свою очередь может привести к разрушению тысяч жилых и промышленных зданий и сооружений. Постоянный мониторинг состояния многолетнемерзлых пород – непрерывные измерения температуры грунта и других параметров – позволит выявлять зоны наибольшего таяния и риска для инфраструктурных объектов. Подобного опыта проведения исследований мерзлоты на столь обширной территории в мире пока нет. Концепцию организации системы наблюдений разработал наш институт. Технологию обустройства термометрических скважин и передачи данных уже апробировали на территории российского Крайнего Севера и на архипелаге Шпицберген, – рассказывает Александр Макаров.
В основном все работы проводятся внутри зимовочного комплекса, при температуре ниже -50–60 °С работать на открытом воздухе практически невозможно
Первые 20 пунктов мониторинга планируется развернуть уже в этом году, а к концу 2025 года система наблюдений будет насчитывать 140 пунктов от Крайнего Севера до южных границ России – Тувы и Алтайского края.
Текст: Марина Ларкина
