На втором этапе Комплексной совместной экспедиции РГО и Минобороны РФ при поддержке национального парка «Русская Арктика» на архипелаг Земля Франца-Иосифа участники уделили особое внимание изучению ледниковых пещер острова Земля Александры. Рассказываем об их работе и о том, чем примечательны и уникальны эти природные образования.
На острове Земля Александры две ледниковые пещеры. Одна находится на куполе Кропоткина, но ее занесло снегом и в нее ученые не смогли попасть. А вот другую, на куполе Лунном, осмотреть удалось. Гляциологи добирались до нее по труднопроходимой болотистой местности на трэколе — шестиколесной машине с широкими шинами. Правда, и он один раз застрял, закопавшись в грязи.
Ученым удалось осмотреть ледниковую пещеру на куполе Лунном. Фото: Булат Мавлюдов
Пещера оказалась галереей с ледяным сводом, по каменному полу которой тек ручей. Температура внутри была примерно такой же, как снаружи, — водный поток захватывал с собой воздух, проветривая пещеру. За входом (это каньон в базальте шириной около 2 м и высотой около 3 м, перекрытый сверху плоским ледяным куполом) галерея постепенно расширялась.
Метров через 20 в глубину каменные стены сменились ледяными, и можно было уже идти в полный рост, обходя глубокие места в ручье по полу, заваленному ледяными глыбами до 1–2 м, обрушившимися со свода. Просвет между ними и полом не превышал 1–1,5 м, и, хотя в дальней части галереи метров через 30 был виден просвет, идти туда было небезопасно из-за возможного обрушения льда со свода. Поэтому участники экспедиции решили не испытывать судьбу и вышли из пещеры. Обычно ледниковые пещеры изучают зимой, когда свод полости проморожен и можно не бояться обрушений льда.
Провал над бывшей пещерной галереей. Фото: Булат Мавлюдов
Прослеживая пещеру по поверхности ледника, ученые натолкнулись на котловину размером около 40 х 80 м, в которую обрушился лед, частично подпрудив водный поток, так что на дне котловины образовалось озеро. Спускаться в нее было опасно. По соседству находилась еще одна котловина гораздо больших размеров (диаметром около 100 м). Ледяными у нее были только вертикальные стены, а по дну тек ручей, разбиваясь на многочисленные рукава. В дальней части котловины был виден большой грот, из которого есть два входа в пещеру. Большая часть ручья текла в левый пещерный канал, а меньшая — в правый, в котором стояло озеро.
Из-за большей доступности мы посетили левый пещерный канал, — рассказывает старший научный сотрудник отдела гляциологии Института географии РАН Булат Мавлюдов. — Ледяной свод над пещерной галереей был не очень толстым, поэтому свет проникал сквозь него, создавая синеватый сумрак. По скальному дну галереи протекал ручей. Ширина галереи достигала 7 м, а высота — около 2 м, что позволяло передвигаться в ней во весь рост. Свод пещерной галереи арочный и гладкий. Поскольку фонарей у нас не было, приходилось продвигаться вперед медленно и осторожно по краю ручья. Через несколько метров от входа глаза привыкли к сумраку, и появилась возможность передвигаться в пещере более уверенно. Метров через 40 ручей небольшим сливом углубился в породу, так что мы смогли перемещаться по скальной полочке, а пещерная галерея расширилась. Стало светлее из-за того, что свод над пещерой стал тоньше, так как часть льда со свода обвалилась. На полу лежали ледяные глыбы, а со свода свисала ледяная арка, готовая в любой момент обрушиться, поэтому дальше мы из соображений безопасности не пошли. Но впереди было видно, что за расширением пещерная галерея, вновь сузившись, продолжилась дальше. Отслоившаяся со свода арка обрушилась минут через 40, когда в пещере никого не было, но грохот обрушения был слышен издалека.
Таяние ледников происходит в основном на поверхности, но когда существуют такие пещеры, то лед тает изнутри, со дна ледника, и общая скорость таяния ледника увеличивается. Это необходимо знать, чтобы понимать, как ведут себя ледники.
Обвал снега и льда на краю котловины на леднике. Фото: Булат Мавлюдов
Ледяные пещеры могут образовываться несколькими способами. Например, поток воды стекает с поверхности ледника по краю и, врезаясь в ледник, образует ледяной каньон. Зимой его сверху засыпает снегом, под которым продолжает течь вода, формируя пещеру. Также пещера может возникнуть при появлении трещины во льду — по ней начинает течь вода, постепенно расширяя ее и образуя полость. По мнению ученых, в данном случае пещеры образуются там, где вода стекает по уклону, ищущему под край ледникового купола, и как бы подрезает его снизу.
Чтобы понять, как образовалась ледниковая пещера, необходимо провести исследования. Например, сделать топографическую съемку, определить форму канала, нарисовать карту полости. Вбурив вешки в стены и измерив их повторно через некоторое время, можно определить, насколько быстро тает лед в пещерном канале или, наоборот, накапливается на стенах. Можно измерить температуру льда летом и зимой, посмотреть, промерзает пещера или нет.
Начало пещеры в Лунном куполе находится в каменном каньоне, который образовался раньше, когда ледниковый купол имел меньшие размеры, — рассказывает Булат Мавлюдов. — То есть, видимо, существовала некая предрасположенность рельефа под ледником к образованию пещеры в этом месте. Чтобы определить, когда образовалась пещера на краю ледникового купола Лунный, можно использовать космические снимки, сделанные в разные даты. На снимке 2020 года можно видеть, что уже тогда большая котловина существовала, хотя и имела меньшие размеры. Она была частично заполнена снегом, и в нее втекал под снегом водный поток. Это говорит о том, что в 2020 году пещера уже существовала.
Ледяной завал, преградивший движение в ледниковой пещере. Фото: Булат Мавлюдов
Ледяные пещеры быстро меняются при воздействии водных и воздушных потоков, обрушений сводов, поэтому нельзя дважды войти как в одну и ту же реку, так и в одну и ту же ледниковую пещеру — она обязательно изменится за короткое время. Проведя исследования в той же пещере через год, мы увидим, как она изменилась за это время, что даст нам возможность понять, как подобные пещеры формируются и развиваются. Ледниковые пещеры очень похожи на карстовые, которые образуются в известняках и гипсах. Но если пещеры в гипсах формируются десятки тысяч лет, в известняках — миллионы и сотни лет, то ледниковые пещеры образуются за год-два. В пещерах в известняках и гипсах мы видим только результат, не можем проследить процесс их развития, который несопоставим со временем жизни человека. Образование ледниковых пещер можно наблюдать своими глазами. Эта информация важна, так как карстовые пещеры достаточно распространены. Они существуют даже под городами, например под Уфой, частично на карсте стоит Москва. Ледниковые пещеры можно использовать как физические модели для изучения образования карстовых пещер.