«Это озеро – чисто российский проект»
Начальник Российской антарктической экспедиции Валерий Лукин рассказывает, как проходил процесс, который сравнивают с первым полетом человека в космос
Пробурив в Антарктиде ледник на глубину 3769,3 метра, российские ученые с антарктической станции «Восток» достигли поверхности озера, которое находилось в изоляции от остального мира несколько миллионов лет. А вдруг в озере Восток есть неведомая нам жизнь? На этот и другие вопросы отвечает начальник Российской антарктической экспедиции, заместитель директора Арктического и антарктического НИИ Валерий Лукин.
– Валерий Владимирович, что за воду получил от вас Владимир Путин?
– Технология проникновения в озеро не предусматривала получения проб воды. Но на глубине 3766 метров ледовый бур попал в линзу воды. Поначалу мы пытались оторвать полутораметровый ледяной керн. Он раскололся пополам, и нижняя часть была словно глазированной, будто ее макнули в теплую воду. А потом и буровой снаряд стал прокручиваться. Так мы и поняли, что оказались в воде. Но вода в толще льда не может быть долго, она должна замерзнуть. И появилось предположение, что мы добрались, наконец, до поверхности озера. По предварительным подсчетам, с учетом погрешности, граница между льдом и водой могла находиться в диапазоне 3730–3770 метров. В итоге насосами откачали в буровой снаряд 30–40 литров воды. Причем температура у нижней границы ледника – минус 3 градуса, а на поверхности – минус 55. Так что подняли уже лед. Пробы поместили в стерильную посуду и передали министру природных ресурсов Юрию Трутневу, который прилетел на станцию на следующий день. Эта вода и была доставлена премьер-министру. А до отметки 3769,3 метра нам удалось добуриться только через два-три часа после того, как министр и те, кто был вместе с ним, улетели.
– Выходит, на самом деле Путин получил воду не из озера?
– Буровыми работами на станции «Восток» руководит заведующий кафедрой бурения скважин Санкт-Петербургского государственного горного университета, профессор Николай Васильев. Так вот, по утверждению Николая Ивановича, в результате многочисленных вертикальных движений бурового снаряда в районе забоя скважины при отрыве керна изменилось гидростатическое давление, и вода из озера по микротрещинам, между большими кристаллами льда, стала подниматься вверх. Так и образовалась та самая вода в толще льда. Именно она попала к премьер-министру.
– Почему бы тогда эти пробы не использовать для научных изысканий?
– Они не очень чистые, поскольку имели контакт с заливочной жидкостью – керосином и фреоном. Но они все равно будут использованы для исследований.
– А ведь мировое научное сообщество, опасаясь нарушения стерильности озера, выступало против использования при бурении керосино-фреоновой смеси. И в Горном университете специально разработали экологически чистую технологию, основанную на использовании безопасных кремнийорганических заливочных жидкостей…
– Весь проект новой технологии проникновения в озеро, включая применение кремнийорганической жидкости, разработали специалисты Горного университета и Арктического и антарктического НИИ еще в 1999–2000-м годах. Мировое сообщество не имело к нему никакого отношения. Так что это чисто российский проект. Некоторые иностранные специалисты, вероятно, забыли школьный курс физики! Разница в давлении столба заливочной жидкости в скважине и водного тела на поверхности озера составляет около трех атмосфер. В момент соприкосновения буровой коронки снаряда с поверхностью озера вода – за счет этой разницы в давлении – устремится наверх, проникая тонким слоем между поверхностью керновой трубы снаряда и боковыми стенками ледяной скважины. Боковые стенки находятся в условиях отрицательных температур, поэтому эта тонкая пленка воды очень быстро замерзнет. Для того чтобы буровой снаряд навечно не остался на границе раздела «лед – вода», после контакта его буровой коронки с водой снаряд следует немедленно поднимать наверх. О времени такого контакта операторам-буровикам просигнализировали три датчика (электропроводимости, давления и момента упора при вращении буровой коронки). Благодаря этой информации буровые специалисты, которые находились в это время на вахте, смогли благополучно поднять снаряд на поверхность, «оторвавшись» от водного столба из озера на высоте 30–40 метров над нижней поверхностью ледника. Именно на эту высоту и поднялась озерная вода по скважине.
У нас не было времени на использование кремнийорганической заливочной жидкости и для перехода от электромеханического способа бурения к тепловому. Это слишком длительный процесс, а все члены бурового отряда должны были улететь со станции «Восток» не позднее 6 февраля. Кроме того, переход на использование теплового снаряда не предполагал его подъема на поверхность. В этом случае следовало бы бурить безостановочно, но это было невозможно по тем причинам, которые я только что назвал.
Однако Николай Иванович предусмотрел подобный вариант развития событий, и никакого загрязнения озерных вод керосино-фреоновой смесью не произошло, так как весь ее столб в скважине был вытеснен наверх на искусственно созданную величину недокомпенсации давления.
– Вы сказали, что отряд бурильщиков должен был улететь со станции не позднее 6 февраля. Почему именно в этот день?
– Это диктовалось, прежде всего, чисто техническими причинами. Самолетные шасси выпускаются и убираются только при температуре выше минус 52 градусов Цельсия, а в районе станции стремительно холодало, и термометры уже показывали градусы, близкие к пороговому значению.
– Скажите, а кто-нибудь попробовал полученную воду?
– Не уверен, что кто-нибудь из моих коллег рискнул. Сперва надо провести исследования.
– А когда возьмут пробы непосредственно из скважины?
– В декабре, когда вода в скважине замерзнет. Тогда извлекут ледовый керн и доставят его в Петербург.
– Кто-то из ученых считает, что в озере существуют только бактерии, а кто-то предполагает наличие и более сложных форм жизни. А каких новых открытий ждете вы от озера Восток?
– Да мы ждем любых открытий! Даже если выяснится, что там вообще нет живых организмов, это тоже будет огромным открытием. А если они есть и сумели сохраниться в полной изоляции, без всякого контакта с атмосферой и солнечным светом, в течение нескольких миллионов лет, то в таком случае их исследование даст нам возможность с точки зрения биологии оценить совершенно иные законы эволюции живых организмов, которые не встречались в земной жизни.
– Когда начнется исследование самого озера?
– В 2013–2014 годах. Уже созданы приборы, которые смогут проникнуть в его глубины и даже на дно. Мы получим уникальную информацию о его природной среде. Это поможет нам больше узнать и о климате далекого прошлого.
история вопроса
Как добурились до Востока
Изучение самого большого в Антарктиде подледного озера Восток уже насчитывает полувековую историю. Еще в 1959 году сейсмические сигналы в районе станции «Восток», обнаруженные молодым географом Андреем Капицей, выдавали два пика отражения вместо одного. Оказалось, что примерно до 3730 метров простирается толща ледника, а на глубине 4130 метров начинаются коренные горные породы Антарктиды. А между ними, как потом выяснилось, между ледником и горными породами – воды крупнейшего в Антарктиде озера длиной 250 километров и шириной 50 километров (это чуть больше Онежского озера), максимальная глубина превышает 1000 метров, площадь почти 20 тысяч квадратных километров. Существование озера предсказал ученый Игорь Зотиков.
Озеро никогда не замерзает и полностью отрезано от жизни на поверхности, причем, по некоторым подсчетам, находится в изоляции уже около 14 миллионов лет. Как показывают результаты термического сканирования поверхности, температура воды в озере – 10–18 градусов, что явно свидетельствует о подземном источнике тепла.
Главная загадка озера Восток – возможна ли жизнь в замкнутой экосистеме? Ученые считают, что озеро предположительно перенасыщено газами (в частности, кислородом), и микроорганизмы, приспособившиеся к таким условиям, могут обладать уникальными свойствами.
Поначалу основной целью глубинного бурения было получение непрерывного ледяного керна – ледникового среза. Его изучение позволило бы реконструировать изменения климата Земли за последние полмиллиона лет, записанные в слоях нараставшего льда. В 1959 году начальник станции «Восток» при помощи термобура сумел достичь 40-метровой глубины. Годом позже углубились еще на десять метров. Однако бур вмерзал в лед, поэтому большей глубины так и не достигли.
В 1967 году к работе подключились специалисты Ленинградского горного института. Три десятка лет они занимались бурением льда на станции «Восток». Мировое научное сообщество неоднократно высказывало опасения, что исследователи могут нарушить стерильность озера, поскольку при бурении туда могут быть занесены чуждые ему микроорганизмы или даже керосино-фреоновая смесь. И в 1998 году на заседании SCAR (Scientific Counsil for Antarctic Research) – Международного научного комитета по антарктическим исследованиям – было принято решение о приостановке бурения. Однако в Санкт-Петербургском горном университете была разработана экологически чистая технология проникновения в подледниковое озеро, основанная на использовании безопасных кремнийорганических заливочных жидкостей. И бурение продолжили. При этом на глубине 3538 метров, согласно изотопному анализу, начинался лед не атмосферного происхождения, то есть не уплотненный снег, а замерзшая вода.
И уже на глубинах 3551 и 3607 метров в керне льда были обнаружены три вида термофильных бактерий. Найденные бактерии, по-видимому, обитают в горячих источниках на дне озера, используя для своей жизнедеятельности только неорганические соединения – водород, углекислый газ, тиосульфаты. Подобные микроорганизмы встречаются на дне океанов вокруг гидротермальных источников при температурах 40–60 градусов. Это позволяет предположить, что гидротермальная деятельность в озере определяется циркуляцией талых вод в земной коре. Они мигрируют по разломам и трещинам на глубину нескольких километров, а затем возвращаются к поверхности озера, обогащенные неорганическими соединениями, служащими источником питания бактерий. Другими словами, обнаружены все типичные признаки биологических процессов, протекающих в полностью изолированной экосистеме.
Вода озера должна быть богата кислородом, который доставляют постепенно опускающиеся в глубины верхние слои льда и снега. Возможно, в подледниковом озере есть и другие формы жизни. Правда, большинство экспертов уверено, что подледная фауна ограничена лишь бактериями.
В прошлом году скважина была пройдена до глубины 3720,47 метра. И только в этом году после полувековых исследований удалось добраться до поверхности озера!
Беседовала Лидия Березнякова
