Петербургские ученые исследуют самый древний лед на Земле

Исследования на антарктической станции «Восток» помогут восстановить климатическую картину прошлого, а также предсказать изменения погоды в будущем.

Ученые-гляциологи — специалисты по природным льдам — прибыли на «Восток» еще 14 декабря 2017 года. Именно декабрь и январь — самые благоприятные месяцы для проведения исследований: в Антарктиде сейчас заканчивается лето, а значит — температура воздуха опускается всего до минус 30 градусов, тогда как зимой (в июле и августе) термометр может показывать и минус 80.

«За время экспедиции мы выполнили два научных похода на снегоходах на удаление до 80 километров от станции, чтобы изучить скорость накопления снега в Антарктиде, — рассказывает кандидат географических наук, доцент СПбГУ Алексей Екайкин. — Также мы пробурили две скважины, глубиной 70 и 40 метров, для изучения климатической изменчивости за последние 2000 лет и выполнили обширную программу по изучению изотопного состава и скорости накопления снега на станции "Восток". Конечная цель всех этих работ — изучение причин и механизмов современных климатических изменений на Земле и прогноз изменений в будущем».

Самым ярким открытием этого сезона стали образцы древнего льда, которые специалисты извлекли с глубины более 3,5 километра.

Их возраст, по предварительным оценкам ученых, составляет не меньше 1,3 миллиона лет, однако, чтобы уточнить эти данные, гляциологам нужно провести дополнительные исследования.

Как рассказывает Алексей Екайкин, то, что на «Востоке» есть древний лед, было известно еще с 1998 года: тогда ученые завершили бурение на глубине 3623 метра. Полученный ледяной керн проанализировали в лабораториях России, Франции и США, и оказалось, что возраст льда на глубине 3310 метров составляет 420 тысяч лет. Этот керн помог сделать много интересных открытий: например, тогда впервые была показана тесная связь между концентрацией углекислого газа в атмосфере и температурой воздуха. Однако, как отмечает гляциолог, глубже 3310 метров находится еще 200-метровый участок атмосферного льда (образованного атмосферными осадками). Ученые понимали, что этому льду больше 400 тысяч лет, но установить его точный возраст было невозможно, поскольку придонные слои перемешиваются из-за движений ледника.

«Несколько лет назад мой коллега, заведующий лабораторией изменений климата и окружающей среды ААНИИ Владимир Липенков, обратил внимание на то, что в нижних слоях льда встречаются достаточно крупные гидраты воздуха — кристаллические соединения, которые образуются в леднике из пузырьков воды и воздуха при огромном давлении, — вспоминает доцент СПбГУ. — Тогда была создана модель роста воздушных гидратов, которая показала, что возраст этого льда порядка 1,5 миллиона лет. Датировка позже была подтверждена независимыми методами, основанными на измерении концентрации во льду космогенных изотопов».

Методов определения возраста льда сегодня существует несколько. Если скорость накопления снега достаточно велика (как, например, в Гренландии), можно посчитать отдельные годовые слои в леднике. Также можно искать во льду следы событий, дата которых известна, например, продукты вулканических извержений. Чаще всего древний лед датируют по концентрации в нем радиоактивных космогенных изотопов: они образуются в атмосфере под действием космического и солнечного излучения, затем захватываются льдом вместе с воздухом, и дальше их концентрация уменьшается пропорционально возрасту. Для датирования древнего льда «Востока» исследователи впервые применили новый метод — основанный на измерении размера гидратов воздуха.

Сегодня, как отмечают исследователи, в гонке за древним льдом участвуют несколько стран: Франция, Япония, Китай, США. Такой интерес связан с тем, что именно эта находка способна рассказать о климатических загадках прошлого нашей планеты. Дело в том, что около миллиона лет назад на Земле произошла так называемая среднеплейстоценовая климатическая революция: длина климатических циклов «оледенение — межледниковье» увеличилась с 40 тысяч до 100 тысяч лет. Причина таких изменений до сих пор неясна, однако ученые полагают, что влияние оказало изменение концентрации углекислого газа в атмосфере. Помочь разгадать загадку может именно древний лед, ведь в нем содержится древний воздух Земли.

Пока самым древним подобным образцом на планете (около миллиона лет) считается лед, найденный в пластах так называемого голубого льда в районе Сухих Долин, недалеко от американской станции «Мак-Мердо» в Антарктиде. «"Голубой лед", хотя и может быть очень древним, не очень нас интересует, поскольку из-за того, что он долгое время находился рядом с поверхностью земли, климатическая информация, содержащаяся в нем, постепенно стиралась и искажалась», — отмечает ученый.

Образцы древнего льда, собранные на станции «Восток» во время 63-й экспедиции, на днях доставят на борт судна «Академик Федоров», где они будут храниться в морозильной камере. Весной экспедиция вернется в Санкт-Петербург, а керны отправятся в лабораторию изменений климата и окружающей среды ААНИИ, где специалисты изучат газовый и изотопный состав льда. Общий вес образцов, которые перевезут в исследовательский институт, составит примерно полтонны.