Проникновение в озеро Восток, спрятанное подо льдом Антарктиды, сравнивают чуть ли не с полетом человека на Луну. В феврале очередная сезонная российская научная экспедиция покинула Антарктику. Но на многие интригующие вопросы ответы так и не получены. Есть всё же жизнь в озере или нет? А если есть, то какая? Почему ненадолго соприкоснувшиеся с озерной водой железные детали мгновенно обрастают мохнатой ржавчиной, как в какой-нибудь ядреной кислоте? Как именно и из каких источников пополняется озеро свежей водой? Получить ответы на эти вопросы планировалось в ближайшие годы. Но, увы,этот сезон может оказаться последним.

Первое проникновение в воды озера, скрытого четырехкилометровой толщей льда, произошло три года назад — в феврале 2012 года. Это долгожданное событие дало исследователям Антарктики бесценный материал — ледяные керны, образованные замерзшей озерной водой.

— Буровой снаряд вытащили очень быстро, возникло отрицательное давление, воду из озера буквально засосало в скважину на высоту 380 метров. На глубине чуть выше 3300 метров произошел гидроразрыв: заливочная жидкость сначала выплеснулась из скважины в объеме около полутора кубометров, а потом ее уровень резко упал — она ушла в стенки скважины, — рассказывал в нынешнем январе о тех событиях начальник Российской антарктической экспедиции, заместитель директора Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) Валерий Лукин.

Первый опыт был учтен, и 25 января 2015 года стальной бур снова вошел в озеро. В этот раз исследователи точно знали толщину ледника и давление воды в озере. И хотя это было уже второе проникновение в самое большое в Антарктике подледное озеро, буровики ждали этого момента с не меньшим напряжением, чем в первый раз.

«В 17.12 сквозь шум лебедки все услышали негромко произнесенные слова: "Вот оно!" Датчики сработали четко, сигнализируя о том, что вода озера хлынула в скважину. И тут же всё на буровой переменилось. Напряжение, сковавшее людей, исчезло; два буровика, ожидавшие этого момента, бросились к устью скважины, чтобы измерить уровень заливочной жидкости» — так долгожданное событие описывает в своем блоге участник экспедиции, ведущий научный сотрудник лаборатории изменений климата и окружающей среды ААНИИ Алексей Екайкин.

Теперь снаряд поднимали медленно, что позволило избежать нежелательного избыточного подъема воды, так что на поверхность он вышел лишь через три часа. «Он весь облеплен льдом! Это не что иное, как озерная вода, которая поднялась в скважину… и залила снаряд, а потом замерзла. Мы сразу же отбираем образцы льда, намерзшего на снаряд, — это ведь ценный материал», — Алексей не скрывает эмоций.

Озерная вода поднялась на 70 метров — это отвечает глубине приблизительно 3700 метров от поверхности ледника, и через несколько суток замерзла, после чего ее вновь начали разбуривать для получения ледяных кернов, которые теперь будут долго и тщательно исследовать.

Собственно, на этом сезон работ Российской антарктической экспедиции 2014/2015 года закончился, и ее участники 8 февраля покинули станцию «Восток»: вылетели на станцию «Прогресс», откуда на борту судна «Академик Федоров» взяли курс на Кейптаун.

Обещанного ждем

А как же обещанный ранее отбор проб воды прямо из озера («КШ» писал об этих планах в № 2 за 2014 год)? Ведь в таких пробах можно и содержание газов померить, и микроорганизмы поискать (эти уж точно будут не из скважины), и точный химический и изотопный состав воды установить. Судя по еженедельным «сводкам с фронта», появлявшимся на сайте ААНИИ, об этом обещании не забыли.

Специалисты Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова (ПИЯФ) испытали прототип обогреваемого пробоотборника, снабженного видеокамерой. Правда, непосредственно в озеро его не опускали, тестировали лишь в скважине на глубине 3500 метров и даже получили видеоизображение стенок и дна скважины. Но поскольку воду из озера с его помощью пока не добыли, сколько в ней содержится кислорода, остается неизвестным. И все предположения о возможной жизни в озере, а также о причине сверхбыстрой коррозии в «обыкновенной» воде опираются лишь на расчетную концентрацию этого газа, которая, напомним, получилась жуть какая высокая — примерно 800 мг/л.

— Нас упрекают, что мы, дважды проникнув в озеро, не смогли померить содержание в нем кислорода. Это, конечно, нонсенс, — говорит заведующий лабораторией криоастробиологии ПИЯФ Сергей Булат.

Конечно, газы можно было бы померить и в ледяном керне, образовавшемся из озерной воды, но проблема в том, что вода в скважине замерзает так медленно, что газы успевают из нее улетучиться, достигая равновесных значений для новых условий по давлению и температуре.

— У нас в принципе есть кислородный сенсор (который можно было бы опустить в скважину на глубину, до которой поднялась озерная вода. — КШ), но его нельзя погружать в керосин — основную составляющую буровой жидкости: сенсор в нем просто испортится, — сокрушается Булат.

Между тем не только в 2012 году, но и в нынешнем 2015-м на поверхности и в отсеках бурового снаряда после его весьма кратковременного контакта с озерной водой обнаружены ржавчина и шлам (инородные частицы). Факт довольно удивительный. Коррозионисты в один голос говорят: «Что-то не то. Может, там помимо кислорода еще какие-то есть газы, например углекислый, или, может, агрессивные ионы?»

На вопрос об агрессивных ионах может ответить химический анализ и микроскопическое исследование ледяных кернов из озерной воды. Например, при обследовании керна, полученного в 2012 году с глубин 3768,4–3769,3 метра (то есть образовавшегося при замерзании озерной воды), обнаружены не только оксиды железа и частицы железо-медно-цинкового сплава, из которого сделаны элементы бурильного оборудования, но и силикаты, корунд, ильменит, кварц и карбонат кальция в форме кальцита. Наличие последнего свидетельствует о том, что вода в озере чрезвычайно насыщена ионами кальция, то есть, как мы говорим в быту, достаточно жесткая. Согласитесь: удивительно для озера ледникового происхождения. Исследователям ничего не оставалось, кроме как признать, что вода в озере не абсолютно пресная, и предположить, что где-то там есть гидротермальная деятельность.

О чем рассказал лед

Четырехкилометровый ледовый панцирь над озером Восток условно можно разделить на две части: атмосферный, то есть образованный из атмосферных осадков, и озерный — его называют конжеляционным. Исследование конжеляционного льда дает информацию об озере: как в нем происходит обновление воды, как она циркулирует, где происходит приток, как на протяжении тысячелетий менялся гидрологический режим водоема и т.д. Атмосферный лед может рассказать о климатических изменениях, происходивших на планете, и природных катаклизмах.

Ледяные керны, полученные на станции «Восток» с глубин 428–449 метров, отвечают временам 25–30-тысячелетней давности. В нынешнем сезоне их начали исследовать на предмет обнаружения следов извержения новозеландского супервулкана Таупо, произошедшего 26,5 тысячи лет назад и сопровождавшегося вулканическими выбросами огромного объема. Такими следами могут быть прослои во льду, содержащие вулканический пепел или, например, сульфаты. Косвенным признаком повышенного содержания во льду различных примесей, связанных с извержением вулканов, может быть относительное увеличение его электропроводности. А косвенным признаком похолодания, которым нередко сопровождается извержение супервулканов, — изменение изотопного состава льда, а именно относительное уменьшение в нем содержания тяжелых изотопов водорода (дейтерия) и кислорода (¹⁸О).

— Раньше во льдах над озером Восток не находили следов извержения Таупо, но в этот раз, кажется, что-то нашли, — говорит младший научный сотрудник отдела географии полярных стран ААНИИ Анна Козачек.

Следы извержения вулканов помогают, в том числе, довольно точно определять, сколько лет льду на той или иной глубине. Например, в нынешнем сезоне гляциологи Российской антарктической экспедиции исследовали 20-метровый керн из скважины, пробуренной неподалеку от станции «Восток», в районе Магадюн, и установили глубину залегания фирнового слоя (фирн — плотный многолетний снег с текстурой, близкой к сахару), содержащего осадки извержения супервулкана Тамбора на индонезийском острове Сумбава, произошедшего в 1815 году.

Понятно, что изучение изотопного состава и электропроводности ледяных кернов атмосферного происхождения дает возможность реконструировать климат, который когда-то был на Земле. Таким образом, например, было установлено, что в XVI–XVII веках было потепление климата на 1,5–2°. Причем эти данные были получены независимо на станции «Восток» и на Куполе «С».

Исследование изотопного состава и электропроводности кернов озерного происхождения, то есть полученных с больших глубин, дает возможность понять механизм образования водоема, а также гидрологическую обстановку в озере. В январе 2015 года российские гляциологи отобрали десятисантиметровые пробы на глубинах до 3538 метров и измерили их электропроводность. А на глубине 3607 метров в районе прослоя минеральных включений отобраны образцы длиной 1 сантиметр для подтверждения ранее обнаруженного резкого скачка изотопного состава озерного льда.

— Резкие скачки изотопного состава льда говорят о том, что в те далекие времена что-то резко изменилось в озере. А прослой минеральных включений указывает на то, что этот лед формировался над островом, — поясняет Анна Козачек.

— Над островом? В озере Восток есть остров?

— Да! Он занимает примерно 1% площади озера и сложен коренными породами.

Вот это да! А еще говорят, что там не один остров, а целая куча…

P.S. О грустном

Изучение озера Восток — это многолетний проект, вроде Большого адронного коллайдера или расшифровки генома человека. Он может дать сенсационные результаты, например, есть шанс обнаружить в воде организмы совершенно не похожие на любую другую земную жизнь. Но… Участники экспедиции не исключают, что этот сезон может быть последним. Причина — деньги. Бюджет сокращается, а расходы растут. К тому же по проекту сильно ударил рост курса доллара и евро. Хочется верить, что эти страхи окажутся беспочвенными и ближайшим антарктическим летом (то есть нашей зимой) работы на Востоке будут возобновлены.

«Это не мы проникли в озеро, это озеро проникло в наш мир…»

// из блога участника Российской антарктической экспедиции гляциолога Алексея Екайкина

9–14 декабря 2014. <...> Ну что ж, добро пожаловать: российская антарктическая внутриконтинентальная станция «Восток». Открыта 16 декабря 1957 года, расположена в центральной части Восточной Антарктиды на 78,5° ю.ш. и 107° в.д. Высота над уровнем моря 3488 м. Средняя годовая температура воздуха – 56°С, абсолютный минимум – 89°С, в разгар лета среднесуточная температура поднимается до – 25°С. Давление воздуха 60% от нормы. Количество осадков 23 мм — меньше, чем в Сахаре. Холодная, сухая, абсолютно безжизненная пустыня <...>

10 декабря 2014. Третий день на «Востоке», жизнь наладилась и вошла в норму, работаем.

15–22 декабря 2014. Тут какое-то совсем другое ощущение времени, удивительно быстро дни проходят. Или это всегда так, когда работы много? Организм полностью акклиматизировался, проблем со сном больше нет, кроме одной — подольше бы поспать! Еще одна особенность жизни на «Востоке» — сбросил 5 кг веса. Тут, как правило, люди худеют. Ладно я, мне-то сбрасывать особо нечего, а кто с лишним весом — могут до 20 кг потерять!

22 января 2015. 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.

25 января 2015. Хороший сезон — много дел сделано, всё получается, — а настроение не очень.

Потому что этот сезон на станции «Восток», возможно, последний. Где-то с осени 2014 года появляются сообщения, что станцию могут закрыть — и с каждым днем вероятность такого исхода становится все больше. <…> Я реально не понимаю, что происходит.

27 января 2015. Центральная Антарктида — возможно, самое стабильное место на планете, пейзаж тут не менялся как минимум 14 миллионов лет. Здесь под четырьмя километрами льда лежат озера и реки, не видевшие солнечного света на протяжении такого периода времени, по сравнению с которым «вечный покой седых пирамид» — кратчайший миг.

Но вечный покой не по сердцу человеку, и в 2012 году люди впервые прикоснулись к подледниковому озеру Восток. Слово «проникновение» — не совсем верное, ведь ничто из нашего мира не проникло в Озеро. Вернее будет сказать, что часть Озера проникла в наш мир в виде образцов воды.

И вот вчера состоялось второе вскрытие Озера. <…> Скажу лишь, что нынешнее событие — это не конец, а только начало большого, трудного и дорогостоящего процесса исследования Озера, которое затянется на много лет и принесет кучу интересных и важных результатов.

На стену буровой была прибита ритуальная пробка от шампанского (впрочем, чего греха таить, само шампанское было не ритуальным, а вполне даже реальным) и сделана запись. А потом — праздник для всей станции, поздравления... Было очень трогательно, что все наши товарищи, даже далекие от бурения и гляциологии, искренне радовались за нас. Лишь нашего врача немного коробило от слова «вскрытие» — у него оно вызывало совсем другие ассоциации :-).

26 января — 6 февраля 2015. Думаю, эта запись будет заключительной в этом сезоне, на послезавтра запланирован наш вылет со станции «Восток». В Центральной Антарктиде в разгаре осень. «Ночью» температура опускается до – 46°, «днем» не поднимается выше –34°С. Зато «ночь» постепенно становится похожа на настоящую ночь — Солнце опускается так низко, что уже можно ходить без темных очков :-).С «Востока» мы летим на станцию «Прогресс», а оттуда сразу пересаживаемся на судно «Академик Федоров», уже ждущее нас там. Дальше — плавание через припайные льды, через «неистовые пятидесятые и ревущие сороковые» в порт Кейптауна (и никакого интернета по дороге). И уже оттуда — рейсовым самолетом в Санкт-Петербург, так что дома мы окажемся недели через три. А НЭС «Академик Федоров» вместе со всеми добытыми на «Востоке» ценными образцами вернется домой лишь в мае.

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №4 (06) за апрель 2015 г.