Лаборатория всего: кто и зачем занимается полярными исследованиями

21 мая свой профессиональный праздник отмечают полярники. Эти люди готовы зимовать в условиях жестокого холода, безжалостных ветров и бескрайних снегов. Их не пугает ночь длиной в полгода и работа среди льдин. Они остаются на многие месяцы практически на краю земли, чтобы узнать что-то новое. И их исследования в местах, где само выживание сродни подвигу, помогает понять корень проблем, касающихся всех обитателей планеты, — изменения климата, влияние человека на экологию, ритмы магнитных бурь и воздействие космической погоды на атмосферу.

17 мая в Мурманске встречали ледостойкую самодвижущуюся платформу (ЛСП) «Северный полюс», вернувшуюся из 20-месячного путешествия в высоких широтах. Преодолев 3 тыс. морских миль, ЛСП доставила команду ученых в цивилизацию, чтобы они смогли в оснащенных лабораториях обработать собранные за этот период данные о природной среде Арктического региона. В полярных условиях место проживания и работы требует особого подхода, ярким примером чего и служит «Северный полюс».

— Геологи брали пробы дна Северного Ледовитого океана, они занимаются составлением геологических карт этого океана. Эти результаты в дальнейшем будут использовать в том числе и в проекте по определению внешних границ континентального шельфа. Наши полярники — настоящие герои! Они работают в самых суровых и опасных уголках планеты, — заметил встречавший экспедицию Александр Макаров, директор Арктического и антарктического института (ААНИИ).

Днем раньше в Санкт-Петербурге прошла II международная научно-деловая конференция Polar 2024. Тема «дома» для полярных исследователей обсуждалась и там, только речь шла уже не об Арктике, а об Антарктиде. Еще в августе 2021 года российское правительство выделило свыше 1 млрд руб. на строительство нового модульного зимовочного комплекса станции «Восток», и уже этой осенью ученые смогут отпраздновать новоселье.

Новая станция включает пять модулей: жилой комплекс, лаборатории, дизельная, медицинский блок — словом, все необходимое для безопасной и комфортной работы. Часть исследований теперь можно будет проводить здесь же, в полевых условиях, что избавляет ученых от необходимости доставлять абсолютно все добытые образцы в городской НИИ. Для их хранения предусмотрено особое кернохранилище, позволяющее в правильных условиях и непосредственном доступе держать все бесценные пробы ледовых кернов — самый древний из добытых на данный момент насчитывает миллион лет. Учли при строительстве и прежние ошибки.

— У нас был плачевный опыт эксплуатации станции под снегом, поэтому новая станция стоит на 32 специальных домкратах, — поделился деталями Александр Макаров. — При необходимости можно будет дополнительно уплотнять, утрамбовывать снег, чтобы станция не проседала и ее не заносило. Эта конструкция — наше ноу-хау. Под новую станцию уже подготовлена программа исследований, работы по проекту должны начаться в 2025 году. Она состоит из двух частей. Во-первых, мы будем продолжать бурение на озере Восток для изучения водной толщи и донных отложений. Во-вторых, мы планируем провести бурение и поиск древнего льда в районе Купола В. Есть предположение, что там удастся обнаружить керны возрастом около 1,5 млн лет — это будет один из самых древних льдов, найденных не только в Антарктиде, но и на планете в целом.

Изучение доисторических льдов нужно не просто ради удовлетворения научного любопытства. Многие страны тратят значительные средства на реализацию буровых проектов в Гренландии и Антарктиде, поскольку это позволяет понять механизмы климатических изменений и более корректно предсказывать их в будущем, а значит, подготовиться к негативным последствиям, если таковые грядут. Именно на станции «Восток» впервые сумели получить данные, подтверждающие связь между изменениями климата и концентрацией парниковых газов в атмосфере Земли.

Исследования показали, что происходящее в наше время уже имело место в прошлом, а именно — во времена межледникового периода 424–374 тыс. лет назад. Этот промежуток известен как морская изотопная стадия 11, он своего рода аналог нашего голоцена, если бы не одно но.

— Морскую изотопную стадию (МИС) 1 можно использовать для составления прогнозов будущих глобальных изменений, — убежден заведующий лабораторией изменений климата и окружающей среды ААНИИ Владимир Липенков. — В течение последних 25 тыс. лет изменения голоцена шли также, как и во время МИС 11, и можно было бы ожидать, что в ближайшие 16 тыс. лет климат будет вполне благоприятным. Однако результаты мониторинга содержания углекислого газа в атмосфере показывают, что этот показатель неуклонно растет. В 2024 году концентрация СО2 побила очередной рекорд, более чем на 50% превысив доиндустриальный уровень. Удивляет скорость роста этой концентрации, очевидно, связанная с производственной деятельностью человека. Антропогенный фактор заметно влияет на изменения климата планеты.

Изучение кернов, добытых в мелких скважинах в районе станции «Восток», позволяют судить, какое воздействие на шестой континент оказывает глобальное потепление. На данный момент можно заключить, что около 200 лет назад в Центральной Антарктиде начала стремительно расти температура воздуха, что привело к увеличению количества осадков. Именно с XVIII века и пошел рост концентрации углекислого газа в атмосфере.

Полярные исследования не ограничиваются Землей. По мнению специалистов, условия в Антарктиде, касающиеся деятельности и здоровья человека, во многом аналогичны условиям в космических экспедициях. Это изоляция, автономность, невозможность получить срочную помощь в случае аварий или серьезных заболеваний, измененные параметры газовой среды, ограниченный коллектив. С учетом того, что в сфере космических исследований грядет переход от орбитальных полетов, позволяющих при необходимости в течение недели эвакуировать космонавта, к дальним, исследования в этой сфере становятся особенно актуальными.

— Для космической медицины деятельность на станции «Восток» — ценная модель, позволяющая подготовиться к работам на другой планете, — рассуждает руководитель отдела психологии и психофизиологии Института медико-биологических проблем РАН Юрий Бубеев. — Одна из перспектив проведения дальнейших исследований, в том числе на новой станции «Восток», — это испытания аппаратуры и технологий, например автономной системы диагностики при помощи трекеров и датчиков, встроенных в одежду. Другая — разработка медико-технических рекомендаций по обустройству будущей лунной базы. Так, для коррекции состояний, в частности, можно использовать различные варианты аудио- и видеостимуляций. Особенно многообещающими в этом отношении выглядят технологии виртуальной реальности. Еще один способ быстро восстановить нормальное состояние и повысить работоспособность — применение специальных смесей на основе инертных газов.

Полярники также помогают реализации космической программы самым непосредственным образом — например, в работе со спутниками. Установленное в Антарктиде оборудование позволяет регистрировать их движение. На станциях «Беллинсгаузен», «Новолазаревская», «Прогресс» стоят системы ДКМ (дифференциальной коррекции и мониторинга) — ее станции отслеживают сигнал спутника и рассчитывают поправки, позволяющие значительно повысить точность данных системы ГЛОНАСС, ведь для той же авиации значение имеет каждый сантиметр. А прием спутниковой информации в прибрежном районе позволяет получить фотографические изображения поверхности, в том числе распределение морского ледяного покрова, что очень важно для определения ледовой обстановки, о которой необходимо знать капитанам судов.

Еще одно важное направление работ — геомагнитная программа, которая необходима для точных расчетов и прогнозов космической погоды. В сторону Земли постоянно идет поток так называемых солнечных электроджетов — энергетически заряженных частиц солнечной энергии, которые отражаются магнитосферой нашей планеты. Изменения магнитосферы напрямую влияют на изменения, которые происходят в приземной атмосфере, этот эффект и называется «космическая погода».

Перечислять направления полярных исследований можно до бесконечности, поскольку они касаются практически всех отраслей науки. И каждый год в негостеприимные арктические и антарктические края отправляются на долгие месяцы люди, желающие разобраться с истоками существующих проблем и найти их решения, да и просто узнать как можно больше о Земле, на которой мы живем. И не только о Земле.

Ольга Ладыгина