РАЭ 60, станция Восток: про керны и климат

Возможно, самое значимое событие прошедших 10 дней на станции Восток - это приостановка бурения скважины 5Г-3 неделю назад на глубине 3764,6 м в пяти метрах от зеркала подледникового озера Восток. Начался этап подготовки ко второму вскрытию Озера. Нужно много всякого сделать, но в двух словах суть этих работ можно выразить так: в момент вскрытия давление заливочной жидкости в скважине должно быть на 1-2 атмосферы меньше давления воды в Озере, но при этом уровень этой жидкости в скважине должен быть достаточно низким. Со дня на день подготовительный этап закончится и можно будет приступать к вскрытию.
А самое интересное (лично для меня) событие - еще один "мини-поход" на скиду и бурение 20-метровой скважины в районе "мега-дюн".


Это я после 13-часового похода на мега-дюны. Фото Екатерины Еременко

Мега-дюны - это волны на поверхности ледника высотой в несколько метров и длиной волны 2-5 км. Их прекрасно видно из космоса, но на местности они видны с трудом - слишком пологие. Поля мега-дюн, довольно широко распространенные в центральной Антарктиде, притягивают интерес ученых по разным причинам. Например, здесь на расстоянии всего в 1 км скорость снегонакопления может меняться в 15 раз -  соответственно, меняются и свойства снега. Результаты исследования мега-дюн могут помочь в понимании данных, получаемых при изучении глубоких ледяных кернов.
Ближайшая к Востоку область мега-дюн расположена в 30 км от станции - туда-то мы и ездили. Нашей задачей было бурение скважины глубиной 20 метров.


Испытание походной буровой. Фото Владимира Липенкова

К сожалению, фотографий с самого похода и бурения у меня нет - там как-то было не до фотосессий.
Зато есть фото работы с керном в гляциологической лаборатории:




На Востоке мы измеряем электропроводность керна (на предыдущей фото) по которой можно определить слои, содержащие продукты известных крупных извержений и таким образом точно продатировать наш керн, и отбираем образцы для определения содержания стабильных изотопов воды. Остаток керна отправляются в Россию для химического анализа.
Чувствую, пора настала рассказать вам, зачем вообще нужны керны и как их исследуют.
Есть такая задача - изучение "палеоклимата", т.е., климата Земли в прошлые эпохи, до начала инструментальных метеорологических наблюдений. Это нужно для ответа на множество фундаментальных вопросов, но есть и прикладные задачи - например, без понимания механизмов климатических изменений в прошлом невозможно спрогнозировать будущие изменения, а без этого ни одна страна не может планировать свое развитие. Или такая тема, о котором теперь все говорят - как влияет концентрация углекислого газа в атмосфере на климат? - тут тоже без палеоклиматологии не обойтись.
И вот оказывается, что лед Антарктиды (и Гренландии) - самый ценный источник информации о прошлом климате нашей планеты. Например, только по ледяным кернам полярных районов можно узнать, каков был газовый состав атмосферы в прошлом, поскольку образующийся из снега лёд (без участия воды!) захватывает некоторое количество воздуха. А изотопный состав льда (относительная концентрация разных типов молекул воды - ¹Н¹Н¹⁶О, ¹Н²Н¹⁶О, ¹Н¹Н¹⁸О и других) говорит нам о температуре воздуха в прошлом. Помимо этого, можно измерять концентрацию пыли во льду, химический состав льда, размеры и ориентировку ледяных кристаллов и т.д. - и узнавать массу интересных вещей о том, что происходило у нас на планете десятки и сотни тысяч лет назад.


Климат Земли за последние 420 тысяч лет по данным ледяного керна станции Восток

Вот вам несколько важных результатов, полученных в том числе благодаря "восточному" керну:
1) Мы живем в теплую эпоху, которая называется Голоцен. Примерно 30 тысяч лет назад был максимум последнего оледенения. А 120 тыс. л.н. - предыдущее межледниковье. И так повторяется каждые 100 тыс. лет.
2) Количество парниковых газов - в первую очередь, углекислого - действительно связано с температурой. Чем больше этих газов, тем теплее.
3) Но изначально изменения климата обусловлены изменениями орбитальных параметров Земли - эксцентриситета орбиты, наклона оси вращения и прецессией равноденствий (так называемыми "циклами Миланковича").
4) Количество углекислоты в современной атмосфере (400 ppm, или 0,04%) - беспрецедентно велико. Такого не было на нашей планете уже многие миллионы лет. Нормальный уровень для межледниковья - около 280 ppm. Весь "лишний" углекислый газ - дело рук человека (сжигание топлива).
5) В ледниковую эпоху климат более сухой, пустынный, площадь суши больше, поэтому атмосфера была гораздо более запыленной, чем сейчас.
6) Уровень моря в холодные эпохи был гораздо ниже современного - просто потому, что большой объем воды перемещался на континенты и лежал там в виде льда. Если Антарктида растает, уровень моря поднимется на 60 метров. Пока масса льда в Антарктике, к счастью, изменяется не сильно, зато интенсивно тает Гренландия и горные ледники.