Восток (озеро)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Восток
рос. Восток
Восток
Координати 78°28′00″ пд. ш. 106°48′00″ сх. д. / 78.46667° пд. ш. 106.80000° сх. д. / -78.46667; 106.80000Координати: 78°28′00″ пд. ш. 106°48′00″ сх. д. / 78.46667° пд. ш. 106.80000° сх. д. / -78.46667; 106.80000
Розташування Антарктида
Розміри
Площа поверхні, км2 15500
Макс. глибина, м більше 1200
Довжина, км 250
Ширина, км 50
Берегова лінія 1010
Об'єм, км3 6343
Восток (Антарктида)
Восток
Восток

Озеро Восто́к — найбільше підльодовикове озеро в Антарктиді. Розташоване в районі антарктичної станції «Восток» (77° південної широти, 105° східної довготи) під льодяним щитом товщиною близько 4000 м і має розміри приблизно 250х50 км. Приблизна площа 15,5 тисяч км². Глибина більше 1200 м.[1][2]

Всього на 2007 рік в Антарктиці відкрито більше 140 підльодовикових озер.

Історія вікриття[ред.ред. код]

Існування цього озера, як й інших підльодовикових озер, було передбачено (опираючись на дані досліджень і теоретичні обґрунтування) ще у 1960-70-х роках, але вважається, що саме відкриття сталося відносно недавно, у 1996 році, спільними зусиллями російських та британських вчених-полярників.

Теоретичні обґрунтування[ред.ред. код]

Думка про те, що при дуже великій товщині льодовика температура у його нижньої межі може стати рівною температурі плавлення льоду, відома з кінця XIX століття. Вона випливала з уявлень П. А. Кропоткіна, що вважав, ніби в товщі великих, холодних зверху льодовиків, де не позначаються тимчасові коливання температури, остання лінійно підвищується з глибиною, як це відбувається в свердловинах, пробурених в інших гірських породах.

Виходячи з цього положення, вже у 1950-х роках океанолог М. М. Зубов ввів поняття критичної товщини льодовика, при якій у його дна досягається температура плавлення льоду (при відповідному тиску). Він був першим, хто висловив припущення про те, що надзвичайно велика товщина льодовикових щитів у віддалених від берегів місцях, виявлена при перших сейсмічних дослідженнях льодовиків в Антарктиді, може послужити причиною існування води в нижніх частинах, навіть коли температура льоду на поверхні дуже низька.

У 1955 англійський гляціолог Гордон Робін опублікував роботу, що згодом стала класичною, в якій показав, що поле температури формується в товстих антарктичних льодовиках під сильним впливом вертикального перенесення холоду частинками льоду, що опускаються вниз, і аж ніяк не лінійно. Тому використовувати підхід Зубова для оцінки умов у глибинах таких льодовиків не можна.

У 1961 І. А. Зотіковим були проведені теплофізичні розрахунки, засновані на вирішенні рівняння теплопровідності в льодовику, що розглядається як рухома рідина. Врахований був і конвективний перенос холоду зверху вниз. На цій основі проаналізовані дані про льодовиковий покрив центральної частини Східної Антарктиди, отримані у перших чотирьох радянських антарктичних експедиціях (САЕ), і показано, що за профілем від станції Мирний до станції Восток і далі до Південного географічного полюсу центральні області льодовикового покриву Антарктиди знаходяться в умовах, коли відвід тепла від нижньої поверхні льодовика вгору через велику його товщину дуже малий. У зв'язку з цим частина геотермічного потоку повинна постійно витрачатися на безперервне танення біля кордону льоду — тверде ложе. У тих же роботах було приведено розраховане із зазначених вище міркувань поле температур по всій товщині льоду під станцією Восток і показано, що температура льоду у його нижньої межі дорівнює температурі плавлення (-2 °C) при тиску біля ложа понад 300 атмосфер.

Звідси висновок, що тала вода у вигляді порівняно тонкої плівки видавлюється у ті місця, де товщина льодовика менше, і намерзає там знову, рухаючись до країв льодовика вже у вигляді льоду. В окремих заглибленнях підлідного ложа ця вода може накопичуватися у вигляді озер під самою товстою центральною частиною Антарктичного крижаного щита.

Таким чином, виникла гіпотеза, що під льодом Антарктиди, на площі, що дорівнює площі Європи, розливається море прісної води. Вона повинна бути багата киснем, який доставляють в глибини верхні шари льоду і снігу, що поступово опускаються. І є висока ймовірність, що в цьому підльодовиковому озері є життя. Було складено розрахункову карту областей безперервного танення біля ложа в центральній частині льодовикового покриву Антарктиди. З карти випливало, що станції Восток, Амундсен-Скотт, Берд знаходяться в областях, де йде безперервне донне танення, і можна чекати, що тут є підльодовикове озеро.

Вперше реальне підтвердження гіпотези І. А. Зотікова було отримані в результаті буріння найглибшої у 1960-ті роки свердловини (понад 2 кілометри) на американській станції Берд, яка відносилася до області, де мало відбуватися підлідне танення. Коли бур досяг дна льодовика, в свердловину ринулась прісна вода.

Визнання факту постійного донного танення і підлідної води в центральній частині Антарктиди надалі створило нові підходи до реконструкції четвертинних льодовикових покривів, пошуків скупчень корисних копалин (особливо нафти і газу), видавлюваних до країв льодовиків водою, воно стало головним теоретичним чинником відхилення проекту поховання радіоактивних відходів на дні льодовикового покриву в Центральній Антарктиді.

Сейсмічне зондування в районі станції Восток[ред.ред. код]

Сейсмічне зондування льодовикового щита під станцією Восток, проведене під керівництвом А. П. Капіци в 1959 і 1964 роках, дозволило визначити його товщину. При цьому виявилося, що крім головного піку відбиття від дна льодовика в приймальному сигналі виявлявся ще один. Тоді він був інтерпретований як відображення від нижньої межі шару осадових порід під льодовиком. Пізніше виникло припущення, що це був сигнал відображення від кордону льоду з водою.

Спроби досягнути Востока[ред.ред. код]

Схема буріння скважини озера Восток
Міжнародна група дослідників

У 1989 році вчені з спільної експедиції радянських, французьких та американських вчених на базі станції Восток розпочали буріння льоду з метою палеокліматичних досліджень. Починаючи із глибини 3539 м, що була досягнута у 1996 році, хімічний та ізотопний склад льоду і його кристалографічна структура суттєво змінилася — виявилося, що цей лід є замороженою водою підлідного озера.

Буріння було проведено до глибини 3623 м. Зразки льоду з цієї глибини мали вік близько 420 тис. років, тому передбачається, що озеро було закупорено льодом не менше 500 тис. років тому. Буріння було припинене в 1999 приблизно за 120 м від передбачуваної поверхні озера, щоб не допустити забруднення води, яке може зашкодити унікальній екосистемі озера. В рамках п'ятдесят другої Російської антарктичної експедиції (2006 — 2007) наприкінці грудня 2006 було відновлено буріння та отримано перший крижаний керн з глибини 3650,43 метрів.

Усього за сезонні роботи в 20062007 роках планувалося отримати 75 метрів льодового керна. Однак термобуровой снаряд через технічну несправність лебідки та кабелю довелося зупинити на позначці 3665 метрів — до поверхні озера залишилося ще близько 85 метрів. (Похибка в розрахунках плюс-мінус 20 м). Забір проб води з підльодовикового озера Восток планувалося провести в рамках Міжнародного полярного року в сезоні 2008—2009 років.

У антарктичному сезоні 2008 року знову сталася аварія — обірвався буровий снаряд. У січні 2009 року російські буровики, виконавши всі необхідні підготовчі роботи з розширення діаметра крижаної свердловини, приступили до операції по «захопленню» бурового снаряда з метою його підйому на поверхню.

За інформацією п'ятдесят четвертої Російської антарктичної експедиції від 22 січня 2009 року на станції Восток тривають гляціо-бурові роботи. Після розширення стовбура свердловини до 138 мм, в забійну зону доставлено 300 л етиленгліколю, підготовлено пристрій для вилучення аварійного снаряда. Однак після цих заходів зрушення аварійного снаряда поки не спостерігається. В разі якщо рух снаряда не відбудеться, почнеться буріння в обхід з глибини +3580 м — до поверхні озера при цьому залишиться 170 метрів.

22 березня 2010 начальник Росгідромету Олександр Фролов зазначив, що проникнути у води озера планується взимку 2010—2011 року, коли в південній півкулі буде літо.

У дослідженнях беруть участь шість наукових груп, до складу яких входять співробітники НДІ і університетів двох країн — Росії та Франції. У 2004 році Росія підписала з Францією Угоду про створення Європейського науково-дослідного об'єднання (ЄНДТ), мета якого — «створення архіву кліматичних і біологічних даних, виконання екзобіологічних досліджень антарктичних підльодовикових озер на основі вивчення крижаних кернів Східної Антарктиди». Станом на 3 лютого 2011 глибина свердловини склала 3714,24 м

Точна глибина льодовика невідома, приблизна глибина становить від 3 730 до 3 770 метрів.

7 лютого 2011 року шахта була законсервована до наступного року. Буровий снаряд був зупинений на відмітці 3 720 метрів.[3]

Останні події[ред.ред. код]

На 11:00 12 січня 2012 глибина свердловини досягла 3737,5 метра. Буріння велося цілодобово — в цьому сезоні російські полярники розраховували розкрити льодовик та проникнути в підльодовикове озеро Восток. До мети залишалося трохи більше десятка метрів.[4]

5 лютого 2012, на глибині 3769,3 метрів, вчені завершили буріння та досягли поверхні підлідного озера[5].

Валерій Лукін, Інтерв'ю Лента.ру:

Згідно нової технології, попередньо створюється ефект недокомпенсації тиску стовпа заливальної рідини в свердловині, внаслідок чого за рахунок різниці тиску вода з озера після проникнення піднімається наверх на величину недокомпенсації тиску та благополучно замерзає в свердловині. Потім, в наступному сезоні, вона розбурюється, і ця свіжозаморожена вода надходить для аналізу в наукові лабораторії.

10 січня 2013 отримано перший керн з прозорого озерного льоду довжиною 2 метра[6].

Рельєф в районі озера[ред.ред. код]

Льодовик в районі озера Восток має в десять разів менший ухил, ніж у сусідніх районах. На захід від плато знаходиться різкий підйом (так званий Ridge BC), а на схід — настільки ж різкий спуск. Така структура характерна для шельфових льодовиків. Це стало ще одним підтвердженням гіпотези існування озера.

Товщина льоду в різних частинах озера становить від 3800 м на півночі до 4250 м на півдні, перепад висот кордону розділу становить близько 400 м, тоді як у поверхні льодовика перепад висот всього біля 40 м. З більш високої північної сторони лід тане, а з південного — намерзає.

Озеро розділене на дві частини підводним гребенем. Глибина північної частини становить близько 400 м, південної — близько 800 м; глибина над гребнем близько 200 м. Недавні дослідження показали, що в результаті дії приливних сил, поверхня вода-лід коливається з амплітудою 1-2 см. Це явище викликає перемішування води і може бути суттєвим для виживання мікроорганізмів.

Екосистема озера[ред.ред. код]

Хоча прямих свідчень наявності життя в озері Восток не отримано, більшість дослідників вважає, що у озері можуть мешкати мікроорганізми.

Бактеріальні проби[ред.ред. код]

Особливість Востока — «замерзання зверху», тобто намерзання льоду, утвореного верхніми шарами води, на підошву покриваючого його льодовика. Природно, що ці намерзлі шари стали об'єктом досліджень для визначення чисельності і складу мікрофлори озера. Результати аналізу проб льоду з таких намороженних шарів дуже суперечливі: у багатьох відзначається концентрація бактеріальних клітин у 10² −10 в четвертій степені бактерій на см³, близька до концентрації клітин у покривах наморожених шарів льоду, в деяких відзначається більш висока концентрація.

Також неоднозначні і дослідження ДНК-профілів. У деяких пробах вони аналогічні ДНК-профілям покривам льоду, проте деякі дослідники показали наявність ДНК-послідовностей, близьких до ДНК термофільних і хемотрофних бактерій, що може вказувати на наявність вогнищ геотермальної активності в озері.

Можливі аналоги екосистеми озера[ред.ред. код]

Умови в підлідній водоймі можуть бути близькі до умов на Землі в період пізнього протерозою (750—543 млн років тому), коли кілька разів відбувалися глобальні зледеніння земної поверхні, що тривали до 10 млн років (Земля-сніжок).

Передбачається, що досвід дослідження озера може бути корисний при дослідженні супутників Юпітера Європи і Каллісто, на яких, за деякими гіпотезами, існують аналогічні утворення. Це може стати одним з найбільш багатообіцяючих проектів пошуку позаземного життя.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]