Блог Владислава Хлыстова
 Искать
Автор блога

Категории


Все статьи

Наука

Открытия

Технологии


Интересное

Женщина, которая ради науки изменила свои гены

Как омолодить организм на генном уровне?

Как сделать цветной дым?

В статье описаны особенности создания цветного дыма.

Программа «Коров на балконы»

В статье описаны особенности программы


RSS


подписаться








Индекс цитирования
ЯНВ
16
2018

Озеро Восток – вершина географических открытий

Автор статьи ivandulin Категория Открытия Теги озеро Восток
Озеро Восток – вершина географических открытий
Фундаментальная наука любит тишину и время! Ни одно научное открытие не делается быстро. Для того, чтобы объяснить суть того или иного явления, ученым требуются многие годы, а иногда и десятилетия упорного труда, проведение сложнейших исследований и опытов, подтверждение гипотез и объяснение результатов. Итогом таких фундаментальных исследований становятся научные открытия. Есть гипотезы, которые подтверждаются эмпирическим путем – хаотичный набор малообъяснимых с научной точки зрения явлений и артефактов, объясненный наукой, становится сенсацией. Но путь между сенсацией и открытием, признанным в мировой научной среде, иногда составляет десятилетия…

Ты помнишь, как всё начиналось


1957 год был объявлен мировым научным сообществом Международным Геофизическим годом. В рамках программы научных исследований, крупнейшие мировые державы – лидеры в области фундаментальной науки, провели первую конференцию по освоению Антарктиды. Было решено, что на шестом континенте нельзя проводить разработку полезных ископаемых и размещать любые виды промышленной и военной техники. Но в рамках оценки перспективных запасов минеральных и углеводородных природных богатств государства могли начать программы разнообразных научных исследований.

Усилиями ученых Советской Антарктической экспедиции в пятидесятых – шестидесятых годах ХХ века, в различных местах на северо-западе антарктического побережья были построены научные станции. Для полноты исследований не хватало научного центра в самом сердце континента, но Южный полюс был уже занят – на нем расположилась американская полярная станция «Амундсен-Скотт». Советский Союз же стал правообладателем другой точки на карте Антарктиды для создания научного центра – Южного геомагнитного полюса. Место, где расположилась антарктическая станция «Восток» оказалось поистине уникальным. Поток научной информации, поступающей со станции, неиссякаем:

- геофизики исследуют состояние и изменения магнитного поля Земли, все воображаемые линии которого сходятся на «Востоке».
- климатологи с помощью метеорологических зондов, запускаемых на высоту свыше 100 километров, предсказывают фундаментальные изменения погодных условий на Земле.
- геологи изучают структуру характер движения слоев земного ядра.

За шестьдесят лет существования станции «Восток» учеными осуществлены сотни различных научных программ, оценка результатов которых будет продолжаться ещё многие годы. Но одно исследование, которое длится с различными перерывами с начала шестидесятых годов, стало крупнейшим географическим открытием ХХ века…

Советская научная станция в антарктиде

В результате комплексных исследований, проведенных на антарктической станции «Восток» в течение четырех десятилетий, в феврале 2012 года команда научных сотрудников Санкт-Петербургского горного института в содружестве с учеными Российской академии наук (РАН) и Российской Антарктической экспедиции (РАЭ) с помощью скважин, пробуренных в вечной мерзлоте шестого континента, достигла поверхности пресноводного озера. Завершен очередной этап многолетних кропотливых исследований, работы в условиях экстремально низких температур и абсолютной сухости воздуха, жизни на крошечном островке ледяного континента, куда девять месяцев в году добраться просто невозможно…

Предсказатель – не обязательно первооткрыватель


О том, что подо льдом Антарктиды могут находиться водоемы с различными теплофизическими характеристиками, ученые стали вскользь упоминать в своих работах сразу после начала освоения шестого континента. Различные теоретические обоснования содержатся в работах советских ученых – гляциолога Андрея Капицы и океанолога Николая.Зубова. Зубов ввел в гляциологию понятие «критическая толщина ледника», у дна которого лед достигает температуры плавления. То есть переходит в жидкое состояние. Однако такой подход к оценке физико-химических условий на дне антарктических ледниковых образований опроверг англичанин Г.Робин. В 1955 году он в своей научной работе доказал нелинейный характер образования температурных полей в многослойных ледниковых структурах под действием переноса отрицательных температур.

С 1961 по 1967 год советский гляциолог Игорь Зотиков проводил научные исследования и теплофизические расчеты, анализировал данные о состоянии ледниковой шапки центральной Антарктиды, полученные участниками первых советских экспедиций на станцию «Восток». Результатом исследований стало предположение, что пленка растаявшей при нулевой температуре воды перераспределяется в более тонкие места ледника и под воздействием окружающего холода замерзает, образуя новый слой. Так как подледное ложе имеет неровную поверхность, вода может скапливаться в более глубоких местах и образовывать подледные озёра в центре Антарктиды.

Льды антарктиды

Гипотеза Зотикова о существовании под антарктической ледяной толщей огромного реликтового водоёма в районе, где располагаются американские исследовательские центры «Амундсен-Скотт», «Бёрд» и советская станция «Восток» получила право на существование, но требовала доказательств. Для этого необходимо было начинать интенсивные буровые работы. Но у советских геологов в то время ещё не было бурового оборудования, с помощью которого можно было достичь таких огромных глубин.

Расчеты и утверждения Зотикова о таянии антарктических ледников при достижении критической массы подтвердились в 1967 году, как раз накануне защиты им докторской диссертации. Без утвердительного ответа на главный вопрос исследований присвоение молодому ученому докторской степени висело на волоске… Буквально накануне этих событий на станции «Бёрд» американцы пробурили самую глубокую на то время скважину – более двух километров. Когда бур достиг дна ледника, из скважины пошла пресная вода. Об этом Зотиков заранее предупреждал американских учёных. Разрушив бурильное оборудование, столб воды поднялся на высоту 60 метров и замёрз… Гипотеза Игоря Зотикова полностью подтвердилась.

Озеро Восток существует!


Задачей первых геологических и гляциологических исследований советских ученых на станции «Восток» было определение толщины ледяного покрова в районе Южного геомагнитного полюса. Научными работами в 1959-1964 годах руководил Андрей Капица. Ученые проводили сейсмическое зондирование района поиска и установили, что сигнал отражается от границы ледяного поля. В семидесятых годах пальма первенства в исследовании района Южного полюса принадлежит американским исследователям. С помощью методики радиолокационного профилирования они установили, что под ледником должна быть вода.

7 ноября 1987 года советский специализированный самолет Ил-18 выполнял перелет со станции «Молодежная» на «Восток» и обратно. Во время полета сейсмическое оборудование зафиксировало сигнал, по параметрам сходный с отражениями волн в районах расположения шельфовых ледников. Полярные летчики при перелетах в различных районах континента часто наблюдали загадочные ледяные пятна, природу которых только предстояло объяснить. Самое большое пятно располагалось в районе станции «Восток».

Озеро Восток существует

Летом 1994 года результаты многолетних исследований были доложены Андреем Капицей на международной конференции в Риме. Водоём, обнаруженный учеными под Южным геомагнитным полюсом, в тот день впервые был назван «Озеро Восток». С середины девяностых годов прошлого века совместными усилиями советских, американских и французских ученых начато углублённое исследование района обоих полюсов – географического и геомагнитного. Сначала методом отраженных волн, позднее – с помощью проведения наземного радиолокационного профилирования.

Советские ученые сосредоточились на геологических исследованиях и начали бурить ледник в районе станции «Восток». Но довольно быстро столкнулись с проблемой, заставившей на некоторое время приостановить работы.

На больших глубинах давление ледника на скважину с учетом высокой вязкости льда возрастало, она сжималась с огромной скоростью и разрушалась. Необходимо было найти незамерзающую при температуре -60оС жидкость, при заливке которой скважина продолжительное время оставалась бы в рабочем состоянии. Буровики пробовали заливать в скважину различные жидкие смеси, но результат был один и тот же – скважина продолжала разрушаться. Только в конце семидесятых годов ХХ века ученые Ленинградского горного института нашли выход из сложившейся ситуации. Они предложили заливать в скважину смесь фреона и керосина. Плотность полученного состава имела те же значения, что и у льда.

К 1996 году бурильщики достигли глубины 3539 метров. Сканирование изотопного состава ледяных кернов из скважины показало, что кристаллография льда на этой отметке значительно отличается от образцов с меньших глубин. Изучением получаемых из скважины ледяных кернов занялось «Европейское научно-исследовательское объединение», поставившее целью создание архива научных данных из Антарктиды.
Российские учёные бесплатно получали из Франции научное и технологическое оборудование, из США – грузы для жизнеобеспечения станции. Взамен отправляли полученные образцы льда – Европа и Америка были также заинтересованы продолжать буровые работы.

Возраст ледяных кернов, полученных из скважины, достигал 430 тысяч лет. Это позволило ученым выдвинуть гипотезу о том, что лёд закупорил озеро более 500 тысяч лет тому назад. На станции «Восток» гляциологи построили в толще льда специальное помещение для хранения кернов. Для соблюдения климатических условий в комнате создали и поддерживали постоянную температуру – минус 55 градусов по Цельсию. В нём находятся ледяные керны, полученные с 1959 года… Образцы пресной воды хранят сотни тайн о самых неожиданных событиях, сопутствовавших изменению климата на Земле. Задача ученых – попробовать разгадать хотя бы часть этих загадок.
В 1999 году инженеры достигли глубины 3623 метра и остановили буровые автоматы всего в 120 метрах от того места, где по предположению учёных находилось водное зеркало озера.

Немного научной фантастики


Применявшаяся для закупорки скважины смесь керосина и фреона могла, по мнению западных ученых, загрязнить кристально чистую воду реликтового озера.

Параллельно американские ученые разрабатывали экологически чистую технологию быстрого бурения с помощью горячей воды. Но вовремя остановились, не сумев дать вразумительный ответ на вопрос «А что же вы извлечете из скважины, пробурив её кипятком?». Среда обитания микробов после такого бурения исчезнет естественным образом. Кроме того, постройка электростанции мощностью не менее 1 МВт в Антарктиде невозможна.

Приоритет российского проекта бурения скважины для достижения озера Восток был восстановлен путем убеждения ученых всего мира в абсолютной безопасности российской технологии:

Во-первых, была доказана гидрофобность смеси, то есть её неспособность к смешиванию с водой.
Во-вторых, рабочая смесь легче воды, и всегда будет находиться сверху.
В-третьих, созданная технологическим способом разница давлений заставит воду из озера подниматься вверх.

На доказательство очевидных научных постулатов ушло шесть лет. Но решающим событием для окончательного убеждения мировой научной общественности в абсолютной чистоте российской технологии стало применение датскими гляциологами аналогичного метода при бурении ледника в Гренландии. Лабораторные исследования показали, что технологической смесью загрязнены только десять сантиметров полученного ими метрового ледяного керна. Противники такой методики исследований озера Восток вынуждены были признать, что российскими учёными полностью соблюдён экологический протокол.

Мы сделали это


В 2006 году работы по бурению скважин для достижения водного зеркала озера «Восток» были возобновлены. Планировалось достичь поставленной задачи в 2009 году, но ряд аварийных ситуаций не позволил этого сделать. Бурение непрерывно велось пять лет. Сезонные экспедиции прибывали на «Восток» вначале антарктического лета – в декабре, и работали до консервации скважины в конце января. В декабре 2011 года на станцию прибыла сезонная экспедиция под руководством профессора Санкт-Петербургского горного института Николая Васильева. Буровые работы велись круглые сутки и приостанавливались только для отбора проб и проведения научных исследований.
Специальной видеокамерой была произведена съёмка ствола скважины. Завершающий этап подготовительных работ был окончен, и 5 февраля 2012 года бурение скважины было остановлено на рекордной глубине 3769,3 метра. Российские учёные достигли водной поверхности антарктического реликтового озера Восток. 10 января 2013 года из скважины был извлечён исторический первый керн с водой из озера.

Исследования озера Восток

Что там, на глубине?

Достижение российскими учёными поверхности озера Восток позволило вывести научные исследования на новый, более высокий уровень. Для того, чтобы понять научную суть открытия антарктического озера Восток, нужно заглянуть в его геологический паспорт.
Предполагаемые размеры озера Восток сравнимы с половиной Байкала. По оценкам ученых его площадь составляет около 15,5 тысяч квадратных километров, глубина – до 650 метров, размеры зеркала 250х50 километров. Научные исследования показали, что Восток - возможно, единственный подобный водоем на Земле, имеющий наклонное водное зеркало. Это объясняется разной толщиной ледника на севере и юге озера. По данным научных исследований температура верхнего пресноводного слоя озера – около минус 3оС, на глубине температура соленой воды - 0-10оС.

Геологическая структура озера Восток характерна для шельфовых ледников материковой части Европы и Северной Америки. Толщина льда колеблется от 3800 до 4250 метров.

Главный на сегодня вопрос исследований ледяных кернов, добытых из озера Восток – наличие или отсутствие признаков жизни в любых формах. Вода озера была изолирована в течение миллионов лет с помощью слоя льда толщиной около четырех километров. Но условия для наличия жизни в определенных формах в озере, безусловно, имеются:

Содержание кислорода в верхнем пресноводном слое озера в пятьдесят раз выше, чем в обычной питьевой воде.
Температура воды в глубоководном слое – до 10оС, что указывает на наличие в непосредственной близости от озера геотермальных источников.

Несмотря на высокое (до 300 атмосфер) давление воды, некоторые микроорганизмы могли приспособиться к нестандартной форме существования, и при естественном процессе эволюции приобрести уникальные свойства.
Исследование проб воды из озера позволит учёным утвердительно или отрицательно ответить на принципиальный вопрос о существовании жизни в абсолютно нетронутой цивилизацией реликтовой среде. И любой ответ на этот вопрос станет новым научным открытием!




      Статьи из той же рубрики


Ученые разрабатывают новый метод борьбы с тромбоэмболией


Ученые разрабатывают новый метод борьбы с тромбоэмболией

Ученые подтвердили, что выхлопные газы автомобилей вредны для мозга


Ученые подтвердили, что выхлопные газы автомобилей вредны для мозга
© 2016 - 2018 ferkios.ru / Skype: ferkhlist / Email: ferkhlist@yandex.ru