Как петербургские ученые нашли самый древний лед на планете, которому больше 1,3 миллиона лет. Рассказывает полярник

В январе петербургские ученые обнаружили в Антарктиде лед, возраст которого составляет как минимум 1,3 млн лет. Благодаря древнему воздуху, который содержит в себе антарктический лед, это открытие поможет узнать, как менялся климат Земли.

Ведущий научный сотрудник Арктического и Антарктического научно-исследовательского института Алексей Екайкин рассказал «Бумаге», как образовался найденный древний лед, сколько лет бурили скважину на российской научной станции «Восток» и что будут делать с добытым образцом.

Алексей Екайкин

Ведущий научный сотрудник Лаборатории изменений климата
и окружающей среды Арктического и антарктического
научно-исследовательского института

Как образовывался лед Антарктиды

Современный ледниковый покров Антарктиды образовался около 14 млн лет назад, и с тех пор континент выглядит приблизительно так, как сейчас. Ледниковый покров Антарктиды сложен так называемым атмосферным льдом, то есть льдом, образовавшимся из атмосферных осадков, кристаллов снега, которые круглый год в твердом виде выпадают из воздуха.

Антарктида — уникальное место, поскольку даже летом здесь отрицательная температура воздуха, благодаря чему все осадки выпадают в твердом виде и не тают. Год за годом, тысячелетие за тысячелетием накапливаются слои снега. Дальше снег уплотняется, превращается в лед, лед растекается от центра ледника к его краям. Соответственно, на поверхности ледника — современный снег, а чем глубже, тем старше ледяные слои.

Российская антарктическая экспедиция. Фото: Алексей Екайкин

Как ученые обнаружили лед, которому больше 1,3 млн лет

Возраст льда из нижней части ледяного керна (образца льда — прим. «Бумаги») станции «Восток» — как минимум 1,3 млн лет. До этого момента самым древним льдом на Земле считался «голубой лед» из Сухих долин возле американской станции Мак-Мердо (крупнейший исследовательский центр в Антарктике — прим. «Бумаги») возрастом около 1 млн лет. «Голубой лед» теоретически может быть и гораздо древнее, но он не очень нас интересует: когда лед находится вблизи дневной поверхности (поверхности земли — прим. «Бумаги») в течение очень долгого времени, то содержащаяся в нем климатическая информация постепенно стирается и искажается за счет молекулярной диффузии.

То, что на «Востоке» есть лед старше 400 тысяч лет, было известно с 1998 года. В том году бурение завершилось на глубине 3623 метров. Полученный ледяной керн был проанализирован в лабораториях России, Франции и США — и оказалось, что возраст льда на глубине 3310 метров составляет 420 тысяч лет. По этому керну было сделано много интересных открытий: например, впервые была показана тесная связь между концентрацией углекислого газа в атмосфере и температурой воздуха.

Но глубже 3310 метров находится еще 200 метров атмосферного льда, то есть образованного атмосферными осадками. Было ясно, что этому льду больше 400 тысяч лет, но продатировать его было невозможно, поскольку придонные слои льда перемешаны движением ледника.

И вот некоторое время назад мой коллега Владимир Липенков, заведующий Лабораторией изменений климата и окружающей среды Арктического и антарктического НИИ, обратил внимание на большой размер гидратов воздуха в нижних слоях льда. Гидраты воздуха — это кристаллическое соединение молекул воздуха и воды, они образуются в леднике из пузырьков воздуха при огромных давлениях.

Гидраты воздуха. Фото предоставлено Алексеем Екайкиным

Была создана модель роста воздушных гидратов, которая показала, что возраст этого льда составляет более 1 млн лет. Эта датировка была потом подтверждена независимыми методами, основанными на измерении концентрации во льду космогенных изотопов.

Сколько лет бурили скважину и как доставали лед

Керн получается благодаря механическому бурению. Проект глубокого бурения на станции «Восток» начался в 1970 году. К этому времени несколько глубоких скважин уже пробурили в Антарктиде и Гренландии. Целью всех этих проектов было изучение прошлого климата нашей планеты, поскольку ледяные слои полярных ледников хранят информацию о тех условиях, в которых они сформировались.

Поначалу бурение на «Востоке» шло тепловым методом, при котором лед плавится. В 1990 году началось бурение нынешней скважины 5Г («пятая глубокая»), для которой профессор Горного университета Николай Васильев разработал механический снаряд. Лед режется ножами, укрепленными на конце полой трубы. В результате труба заглубляется в ледник, а внутри трубы остается цилиндр льда — тот самый ледяной керн.

Образцы льда. Фото: Алексей Екайкин

Поначалу бурение шло без проблем, но на глубине больше 3000 метров начались сложности, связанные с высокой температурой льда (близкой к точке плавления) и большим размером ледяных кристаллов. Сейчас все эти проблемы решены, и бурение проходит в рутинном режиме. Но всё же бурение скважины 5Г заняло целых 22 года: с 1990 по 2012 год (в этом году ученые достигли подледного озера Восток на глубине 3769,3 метра — прим. «Бумаги»).

За прошедшие годы сложностей было много: и технические проблемы, и финансовые трудности. Кстати, самым продуктивным периодом были 1990-е годы, когда бурение льда на «Востоке» было совместным проектом России, Франции и США. Благодаря этому международному сотрудничеству скважину пробурили и получили уникальные научные результаты.

Зачем нужно изучать древнейший лед планеты

Интерес к древнему льду связан с изучением прошлого климата нашей планеты. Примерно миллион лет назад на Земле случилась так называемая среднеплейстоценовая климатическая революция: длина климатических циклов «оледенение — межледниковье» увеличилась с 40 тысяч лет до 100 тысяч, и амплитуда этих колебаний возросла. Климат Земли в целом стал холоднее.

Причина этих изменений не ясна, но полагают, что дело в изменившейся концентрации углекислого газа в атмосфере. Чтобы прояснить этот вопрос, как раз и нужен древний лед, поскольку только антарктический лед содержит в себе древний воздух нашей планеты.

Что будет дальше с образцами керна? Лед доставят в Лабораторию изменений климата и окружающей среды Арктического и антарктического НИИ в Петербурге, где мы будем изучать газовый и изотопный состав этого льда. Это позволит изучить, какими были климатические условия на нашей планете более миллиона лет назад.

Если вы нашли опечатку, пожалуйста, сообщите нам. Выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl + Enter.

НОВОСТИ

все новости

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.