Гляциолог: «Хороший способ получить данные — выкопать яму в центральной Антарктиде»
23 апреля 2019 | 11:45| I like my jobНа вопрос – «а кто такой гляциолог?» – ведущий научный сотрудник лаборатории изменений климата и окружающей среды ААНИИ Алексей Екайкин ответил «Диалогу»: «Человек, который копошится в снегу». Вообще, если бы латынь была в обиходе, то без поисков в интернете большинство легко определили, чем занимается этот специалист – glacies переводится как «лёд». О деле, ради которого учёные готовы мёрзнуть в минус 30 под летним солнцем Антарктиды, мы узнали у настоящего гляциолога.
Условия работы: два месяца в Антарктиде и ещё 10 — в лаборатории
Я с детства хотел путешествовать, как все дети. В те годы все читали Жюль Верна, у него был герой – географ Жак Паганель (из романа «Дети капитана Гранта» – ИА «Диалог»). Потом постепенно пришёл к тому, что я хочу быть географом. А слово «гляциолог» я тогда знать не знал, вовсе не думал им стать. Но, правда, задумывался об Антарктиде, и она была среди мест, куда мне хотелось поехать – как самое недоступное и экзотичное. В те годы, которые описывал Жюль Верн, учёные и путешественники плавали в неизведанные места и встречали туземцев. У них не было прогноза погоды, они ехали вперёд – в неизведанное. Сейчас уже такой возможности нет. Не знаю, к сожалению или к счастью.
Когда уже учился в университете (СПбГУ – ИА «Диалог»), нам читали курс гляциологии. После окончания учёбы в 1998 году я впервые поехал в Антарктиду, и уже больше 20 лет езжу в экспедиции. На антарктической станции «Восток» был 15 раз, также работал в Арктике, Гренландии, Шпицбергене, и на горных ледниках тоже был – на Кавказе и Алтае. У меня физико-географическое образование, метеорологические, климатологические знания и ещё немного занимаюсь изотопной геохимией, но я называю себя гляциологом, чтобы упростить. По факту – это моя работа, хотя ни в одном дипломе это не написано.
В экспедиции провожу (вместе с дорогой) около трёх месяцев в году, но чистая полевая работа – декабрь и январь. В России в это время зима, а в Антарктиде – лето. Сезон там очень короткий, надо использовать время эффективно. Работа в поле – это физический труд, когда копаешь снег лопатой или буришь ледник с помощью механического бура. Вообще, работа учёного-гляциолога состоит из разных этапов. Много времени проводим в лаборатории – например, измеряем изотопный состав образцов, обрабатываем ряды данных, применяя статистические методы. Большую часть времени сравниваем одно с другим и пытаемся узнать истину.
Тусовка наша довольно маленькая, и, в основном, все друг друга знают. В России специалистов по гляциологии всего несколько десятков человек. Они «раскиданы» по научным центрам страны: кто в Петербурге, кто в Москве, Кировске, Барнауле и на Камчатке.
«Отличия между разными видами льда – кардинальные»
Гляциология очень разнообразна. Я занимаюсь полярными широтами, и в основном Антарктидой, а есть учёные, что специализируются на горных ледниках и морских льдах. Это совершенно другая история – мне, например, эти сферы вообще не очень интересны. Ведь отличия между разными видами льда – кардинальные. Морские образуются из воды, когда океан замерзает. Такой лёд «живёт» недолго – несколько лет, а потом разрушается и тает. А лёд в Антарктиде образуется совершенно другим способом, и вода в этом процессе не участвует вообще. Сверху падает снег, он постепенно уплотняется (за две тысячи лет примерно) и превращается в лёд. Сначала он с пузырьками, а потом они растворяются, и вот уже лёд выглядит прозрачным и чистым. Отличается не только способ образования льдов, но и цели гляциологов, которые их исследуют. Мы изучаем ледники в Антарктиде, чтобы понять, каким был климат Земли в прошлом, а морской лёд связан с современным климатом. Так, сейчас с каждым годом всё больше сокращается площадь морского летнего льда, и многие рассуждают, к каким последствиям это приведёт.
Вооружившись лопатой, буром и микроскопом
Начинается день на полярной станции, как и у всех, со звона будильника. В семь утра просыпаешься, завтракаешь и идёшь работать в лабораторию или поле. Как и на любой научной станции, в Антарктиде днём занимаешься делами, а вечером возвращаешься домой. Разве что мы не можем далеко от станции отойти, потому что это Южный полюс, опасно.
Посмотреть эту публикацию в Instagram
Летом средняя температура в Антарктиде минус 30. А в начале февраля столбик термометра опускается до минус 40 и ниже. Специалисты и учёные приезжают только на летний сезон, а вот технический персонал работает круглый год. Он поддерживает станцию в жизнеспособном состоянии. Она работает для нас, для науки, но живёт благодаря этим людям. В таком вот тесном симбиозе мы находимся. Сейчас там зимуют 11 человек, а в сезон около 30.
Техника и инструменты изучения льда могут быть самыми разными. Наиболее простой – реечные наблюдения за балансом массы: ты просто втыкаешь палку в снег и измеряешь её высоту. У нас очень длинный ряд наблюдений на станции «Восток», мы таким образом 50 лет следим за приростом снега. Естественно, не по одной палке – там их около 200 штук. Но при кажущейся простоте получаешь интересные результаты.
А можно взять лопату и выкопать шурф – яму глубиной три метра или больше. Так есть возможность изучать стратиграфию снега (то есть как залегают снежные слои) и брать неограниченное количество образцов. Например, чистые – для изучения химического состава, чтобы найти микробы, или просто снег для изотопного анализа. Это хороший способ получить множество данных – выкопать яму в центральной Антарктиде.
Но если хочешь идти глубже, взять образцы в 10-12 метров от поверхности, то шурф такой не выкопать. Дальше надо бурить. Есть лёгкий бур, которым можно дойти до 20 метров, используя только свою мышечную силу. Если надо пробурить глубже, то без механического бура не обойтись, понадобится электродвигатель и лебёдка, чтобы поднимать и опускать его. Всё начинает усложняться по мере того, как ты хочешь идти глубже. Например, чтобы пробурить километр льда, строится огромная буровая – это целое здание, с лебёдкой, кабелями, пультом управления, гигантским электродвигателем. Обычный гляциолог здесь не справится: бурением занимаются обученные механики. Буровая находится недалеко от станции – в 100 метрах.
Ещё можно изучать снег и лёд дистанционно, не вмешиваясь – например, с помощью радиолокации. Радиоволны просвечивают ледник, и мы видим его слои, узнаём их возраст. Есть вариант – использовать сейсмологические методы. Это примерно то же самое, только уже звуковые волны. На поверхности производится взрыв, волна от него идёт вниз, отражается и идёт обратно. От каждого раздела, где меняется плотность, раздаётся эхо. Например, между ледником и коренными породами. Колебания на поверхности ловит чувствительный датчик и выводит на экран аппарата. Это и есть основная работа гляциолога – он изучает конкретно ледник и снег на месте. Но я, конечно, не перестаю им быть, когда покидаю Антарктиду. Однако в лаборатории для нас уже начинаются скорее будни лаборанта.
Если посмотреть на лёд через микроскоп, можно увидеть, как там кипит жизнь. Лёд вообще очень красивый: я, конечно, не зарисовываю его, но фотографирую часто. Если снять на полароидную плёнку, то можно увидеть отдельные кристаллы: они разной формы, и их рисунок меняется с глубиной. Каждый слой льда не похож на другой. Сначала в образце видны пузырьки воздуха, потом они исчезают и превращаются в гидраты меньше миллиметра в длину (кристаллическое соединение молекул воды и «гостевых» молекул – ИА «Диалог»). Их можно увидеть только под увеличением. Вообще, если смотреть на срез льда через микроскоп, то видно, что там всё время что-то происходит: на глазах гидраты начинают распадаться, и воздух из них выделяется. Там течёт целая жизнь, а это ещё микробов нет.
При этом есть самые разные методы изучения льда: его можно растопить или изучать нетронутым. Иногда значение имеет время – к примеру, гидраты можно исследовать только в течение нескольких дней после того, как ледяной керн извлекли, после они распадутся и превратятся в пузырьки воздуха. Проще говоря, в лаборатории нам важно извлечь из куска льда климатическую информацию. А для этого надо понимать, с каким разрешением и с какой точностью производить операции. Как раз на методике работы с образцами я и специализируюсь.
«Я против подвигов, и так работа тяжёлая»
В Антарктиде работать опасно. Если учёный ответит, что это ерунда – значит, он уже не совсем адекватный человек, и ему туда ездить нельзя. Опасность надо понимать и чётко видеть. Другое дело, что не стоит просто так бояться – важно предпринимать меры предосторожности. А русский авось здесь не пройдёт ни в коем случае.
Мы совершаем на снегоходах научные походы и удаляемся от станции, бывает, что на 100 километров (это максимум для небольших вылазок на день). Если в таком походе случится непредвиденное – например, заглохнет снегоход – то пешком обратно не дойдёшь. Остаётся только связаться со станцией, чтобы послали технику тебя спасти. Именно поэтому мы берём с собой в такие поездки всё в двойном экземпляре – два снегохода (не может быть, чтобы оба одновременно вышли из строя), два спутниковых телефона, два навигатора (один работает, а другой за пазухой), двойной набор батареек к ним, запас еды и аптечку. Если вдруг один снегоход всё-таки сломался, мы тут же сворачиваем работы, грузим его на сани и едем домой (но такого пока ни разу не случалось). Ещё каждые два часа выходим на связь по телефонам и докладываем, где находимся, когда вернёмся – это стандартные меры безопасности для любой экспедиции.
Даже если все средства навигации вдруг отказали, остаётся возможность ориентироваться по солнцу. В Антарктиде полярный день, и светило ходит по кругу. По часам ты можешь определить, где в это время оно должно быть – и, соответственно, понимаешь, в какой стороне примерно станция. При себе у нас есть компас – естественно, он работает всегда и везде. Единственное, нужно делать поправку на полярные широты, где магнитный азимут с географическим не совпадает, и из-за искажения компас может показывать неправильное направление. Но навигатор на моей памяти никогда не отказывал, и компасом ещё ни разу не пользовался. И потом, всегда можно вернуться по своему следу. Путь снегохода никуда не денется… если только его не заметёт. Так, однажды, когда мы уже выехали со станции, вдруг началась метель. Это было ужасно неприятно, когда, оборачиваясь назад, ты следа не видишь.
Вообще, в плохую погоду ни в коем случае со станции нельзя уезжать – сиди дома, в лаборатории всегда дело найдётся. Помните, было забавное советское выражение: «В жизни всегда есть место подвигу»? Это, конечно, в каком-то смысле и так: ты можешь сделать чуть больше, чем положено согласно обязанностям, или не струсить в важный момент. Но, как однажды сказал один мой знакомый: «Если ты вынужден совершать подвиг – значит, до этого было совершено преступление». Где-то кто-то не продумал, плохо всё организовал – из-за этого произошла непредвиденная ситуация. Поэтому я против подвигов – это моя позиция, они нам не нужны. И так работа тяжёлая, чтобы ещё подвиги совершать.
А приключения можно найти везде. Мы однажды плыли вокруг Антарктиды уже после сезона на «Востоке», и зашли на заброшенную советскую станцию «Русская». Она была оставлена в 1990 году, никто туда не приезжал 25 лет. У нас была возможность осмотреть, в каком состоянии станция, и подыскать место для снежного аэродрома. Удивительно, но ни один уголок Антарктиды не похож на другой, совсем не похож. На «Русской» как будто время остановилось: мы там нашли банки сгущенки, изготовленные в 1985 году, и советские автоматы с газировкой, с прорезями для одной и трёх копеек. Неужели это не приключение?
Льды и данные, за которыми охотятся все гляциологи
У нас есть проект от Российского научного фонда на три года (сейчас идёт второй). Его цель – найти и исследовать самый древний лёд на Земле, которому должно быть до полутора миллионов лет. Вообще, первые буровые проекты стартовали в Антарктиде с конца 60-х годов. Люди столько лет тратят на бурение, потому что ледяной керн – это самый богатый источник знаний о климате Земли в прошлом, и единственный объект, который может рассказать о газовом составе атмосферы. Исследуя лёд, мы узнаём, как менялся климат на планете. Сейчас самый длинный ряд по ледяным кернам составляет 800 тысяч лет, он был найден на станции «Конкордия» (французско-итальянская антарктическая станция – ИА «Диалог»). Но нам известно, что ещё раньше, миллион лет назад, климат Земли изменился, и в целом стало холоднее. Никто не представляет, в чём причина, поэтому за древним льдом охотятся все: скоро стартует европейский проект по бурению льда, а также к этом готовы притупить австралийцы и японцы. У нас есть на руках его образец, однако в нём нарушено залегание слоев. Какую-то информацию можно из него извлечь, но это будет сложно. Сейчас мы работаем с этим керном. Можно, конечно, найти лёд в ненарушенном виде. Мы даже знаем, где он, возможно, залегает. Но пока у нашей страны нет логистических и финансовых возможностей организовать ещё один проект.
Вторым важным объектом изучения гляциологов являются массы Антарктиды и Гренландии. Уровень океана сейчас повышается на 3,5 миллиметра в год, и этот процесс будет дальше только ускоряться. Если раньше, в основном, «вкладывали» в моря горные ледники, то в будущем это будет зависеть от таяния Гренландии и Антарктиды. За островом следят давно, и судьба его ледников известно хорошо – он теряет в массе, и будет делать это всё быстрее. С Антарктидой всё несколько сложнее. Ещё 10 лет назад не знали, как меняется её масса. Сегодня уже известно, что она также сокращается. Поэтому исследование баланса массы ледников сейчас – важная задача: определить, сколько снега прибывает и сколько льда тает по краям. Эти показатели сейчас стараются снимать всё точнее. Жизнь многих людей зависит от того, повысится уровень океана или нет. Мы можем сопоставить нашу эпоху с предыдущей тёплой эпохой, которая была 120 тысяч лет назад: тогда температура на планете превышала в нынешние показатели на один или два градуса. В результате этого огромные части Антарктиды распались, а уровень моря был выше на шесть метров, чем сейчас.
О чём нам сигналят ледники и климат?
За последние 100 лет температура на Земле выросла на градус. Людям, конечно, сложно это понять, но такой рост – это очень много. Она и дальше будет повышаться, потому что температура отстаёт от углекислого газа, а его количество сильно возросло за последнее время (с 0,03 до 0,04%). К чему это может привести – мы точно не знаем, но как раз изучение палеоклимата по кернам очень многое может нам рассказать. Хотя прямых примеров в эпохах прошлого нет, потому что сейчас очень высокий уровень газа в атмосфере и другая солнечная инсоляция (поток солнечного излучения на поверхность – ИА «Диалог»).
Надо понимать, что изменения в природе происходят нелинейно, а скачками. Температура может увеличиваться постепенно, но в определённый момент повышение на один градус приведёт к разрушению ледников и вымиранию некоторых видов животных. Согласно последнему докладу международной группы экспертов по изменению климата (IPCC), за полтора градуса потепления нам выходить нельзя, иначе начнутся необратимые изменения. И эту отметку мы, по самым пессимистичным прогнозам, можем достичь уже к 2030 году (или не позже 2050 года). А дальше уже будет просто поздно что-либо делать, и даже поголовное закрытие грязных производств ничего уже не изменит. Если 20 лет назад были споры – влияет человек на климат или нет, то 10 лет назад дискуссии закончились окончательно – да, человек влияет на климат, и очень сильно. А сейчас мы знаем, что осталось всего 11-12 лет, и это ничто, в дискуссиях политиков эти годы пройдут быстро.
Последние пару лет я вовлечен в эту тему, так как участвую в работе IPCC, и как-то тревожно стало жить, когда ты хорошо информирован. А люди, которые не верят в глобальное потепление, просто, скорее всего, даже не хотят ничего знать. Стараюсь по возможности рассказывать о ситуации – журналистам и политикам, и считаю это небесполезным. Недавно в рамках международного Арктического форума к нам в институт пришёл замминистра по развитию Дальнего Востока и Арктики. Я на графиках показал и рассказал, как климат меняется под влиянием деятельности человека. У гостей были такие удивлённые и круглые глаза, как будто они ничего не знают об этом. Ну как так? Мне ещё сказали, что вчера на форуме выступал президент РФ Владимир Путин, и он совсем по-другому на эту тему высказывался. Мне стало смешно в этот момент. Что сказать: президент – не авторитет в этой области, и у него, похоже, плохие советники по науке.
Работа не лёд, она не растает
На мою работу почти не влияет глобальное потепление. А вот на труде людей, которые изучают морские льды, это сказывается сильно. Так, раньше действовали дрейфующие полярные станции в Арктике, первой из них была Папанинская (открыта в 1937 году, ею руководил советский исследователь Арктики, доктор географических наук Иван Папанин – ИА «Диалог»). Но несколько лет назад их перестали организовывать. Лёд на Северной полюсе тает, сокращается не только его площадь, но и толщина – в два раза на данный момент, и многолетних прочных льдин уже не могут найти, чтобы устроить такие станции. Это самое прямое влияние глобального потепления на работу учёных. Конечно, Антарктида – место гораздо более стабильное, и там современные изменения климата не так сильно проявляются. В центральной Антарктиде, на станции «Восток», где я работаю, перемены не очень ощутимы. Но вот в западной части континента местами уменьшается толщина льда. Потенциально может начаться необратимый распад ледяного щита западной части Антарктиды. Такое уже бывало в прошлом – примерно 120 тысяч лет назад.
Другая ситуация – в горной гляциологии. Почти во всём мире снежные шапки гор тают и сокращаются. И надо как можно быстрее исследовать, пока всё не растаяло. Поэтому коллеги из Франции и Москвы придумали проект Ice Memory («Память ледников»). Суть его в том, что они бурят ледники везде, где можно, и собирают керны. В них содержится информация, которую нельзя потерять. Они уже бурили Монблан в Альпах, ледник Иллимани в Боливии, Эльбрус и Алтай. Насколько я знаю, у них есть планы на счёт Килиманджаро. Нет задачи спасти эти ледники – скорее всего, это уже невозможно, потепление рано или поздно их добьёт. А информацию изо льда ещё можно извлечь.
Беседовала Рената Ильясова / ИА «Диалог»
