Как петербургские ученые нашли самый древний лед и почему это спасет всех нас?

Как становятся исследователями льда

Я никогда не мечтал стать гляциологом – дети обычно хотят чего-то попроще, а я и слова-то такого не знал. Читал романы Жюля Верна и собирался стать путешественником, уже тогда планировал добраться до Антарктиды. Был уверен, что чтобы ездить по планете, обязательно нужно стать моряком. Сейчас, конечно, грезить о других странах не так интересно – все это доступно. Когда был ребенком, это было почти невозможно, а мечтать лучше всего о несбыточном.

Но с карьерой моряка не задалось – я начал заниматься в специальном кружке, а там нас учили вязать узлы, рассказывали про устройство судна, в общем, муть какая-то. Другое дело – география. Меня же в первую очередь интересовал окружающий мир, его устройство. Поэтому я пошел в географический класс, а оттуда логично перетек на геофак.

После первого курса у нас была летняя практика на полевой базе под Петербургом, и жизнь в некомфортных условиях, вдали от дома мне ужасно понравилась: романтика, природа, радость перевешивала бытовые недостатки. После третьего года обучения, в 1995 году, меня взяли в экспедицию на Алтай, там я впервые увидел ледники, и это меня захватило – они загадочные, активно меняются, все время куда-то движутся, быстро реагируют на то, что происходит вокруг. Cпустя 20 лет я вновь посетил те места – Восточный Мугур за это время уменьшился в два раза. Вы, наверное, видели картинки, иллюстрирующие глобальное потепление, где с одной точки снят тающий покров с разницей в несколько десятков лет – у меня есть собственная пара таких снимков.

Сразу после выпуска, в 23 года, я впервые поехал в Антарктиду, и с тех пор был там 14 раз. Первая поездка была довольно сложной. Нужно было выполнить много тяжелой работы – копать шурфы, брать образцы, а помощников не было. Тогда начался проект по изучению изотопного состава (концентрации тяжелых молекул воды) снега. Впервые была получена инструментальная зависимость между этим показателем и температурой воздуха, при которой выпадали осадки – так мы можем определить, какой климат был сотни и тысячи лет назад.

Как определяют возраст льда

То, что лед на антарктической станции «Восток» очень древний, было понятно еще с 90-х годов, когда буровой снаряд впервые добрался до глубоких слоев. До 3 310 метров его легко датировать, и возраст на этом уровне – 420 тысяч лет. Дальше начались сложности, потому что из-за движения ледника слои перемешаны, и обычные методы уже не работали, так что на время мы отложили исследования.

Мой коллега Владимир Липенков, руководитель нашей лаборатории, который и привел меня в ААНИИ, занимается, помимо прочего, изучением гидратов воздуха. Это интересный объект, которого не существует в обычном мире – он образуется в леднике из воздушных включений за десятки тысяч лет в условиях большого давления и относительно высокой температуры. Гидраты гораздо меньше пузырьков воздуха, и коэффициент преломления света у них такой же, как у замерзшей воды, поэтому содержащий их древний лед идеально прозрачный. Липенков провел много тысяч часов в холодной гляциологической лаборатории, изучая размеры и концентрацию гидратов в керне. Работа эта кропотливая и трудоемкая: нужно сделать тонкую, буквально в полмиллиметра, пластинку льда (шлиф), и получить с нее несколько сотен измерений, чтобы собрать статистику. На изучение одного шлифа уходит целый день. В результате этих исследований Липенков обратил внимание, что размер гидратов сильно увеличивается в нижних слоях. Вместе с математиком Андреем Саламатиным из Казанского университета они создали модель их роста и высчитали, что максимальный возраст нашего льда – от 1 до 2 млн. лет. Но этот метод нужно было еще подтвердить.

Для этого был взят керн (проба) с французской антарктической станции «Конкордия»: глубина там поменьше, но возраст датированной части больше – 800 000 лет. Также мы использовали опубликованные результаты исследований японской станции «Купол Фудзи». Все эти данные позволили откалибровали модель и уточнить, сколько лет образцам – 1,3 миллиона.

То есть главное наше открытие – это именно надежная датировка. Сейчас этими вопросами занимаются многие страны мира, это крайне актуальная научная тема, но такой древний лед есть только у нас.

Почему важно исследовать лед

Это важно, потому что с помощью льда мы можем изучать механизмы изменения климата на планете. Системные метеонаблюдения ведутся в лучшем случае последние 200-300 лет, а погода на Земле сильно изменилась миллион лет назад. Период цикла оледенение-межледниковье увеличился с 40 тыс. до 100 тыс. лет, а амплитуда климатических колебаний увеличилась вдвое. Почему система переключилась – все еще неизвестно, так как внешние факторы были такие же. Считается, что это связано со снижением содержания СО2. Если поймем причины, то сможем прогнозировать будущие изменения.

Сейчас мы снова вступаем в эпоху высокого содержания CO2, такой концентрации не было давно, несколько миллионов лет. Если его количество не уменьшится, ледники исчезнут, и настанет один сплошной теплый период. Конечно, по человеческим меркам это произойдет не скоро, но в масштабах геологического времени – очень быстро. Если мы будем поддерживать нынешний уровень диоксида углерода, то через несколько тысяч лет растает даже самая устойчивая Восточная Антарктида. По самым пессимистичным прогнозам распад Западной Анарктиды уже начался. В этом случае уровень моря может подняться на пять метров за 100-200 лет. И это станет катастрофой для нашей цивилизации.

Кто виноват в глобальном потеплении

Все это – влияние человека, это известно совершенно точно. Раньше изменения тоже были, но намного, в тысячи раз медленнее. Изменчивость климата за последние 100 лет на 90% определяется деятельностью людей, и только на 10% – естественными факторами.

Сейчас знания наращиваются интенсивно, уже лет через десять мы сможем точно сказать, когда произойдет (и произойдет ли) полный распад Западной Антарктиды при нынешнем уровне углекислого газа. Проблема в том, что тогда может быть уже поздно – поэтому начинать регулировать его нужно незамедлительно.

Можем ли мы остановить потепление

На самом деле, принимать меры может каждый из нас – если все люди начнут экономить электроэнергию, это окажет огромное влияние на планету. Если все семь миллиардов человек начнут разумно относиться к ресурсам, мы сможем на 30% снизить выбросы энергии. Если меньше пользоваться автомобилями, сажать деревья, то процесс можно замедлить еще больше. Следующий этап – изменение производства, особенно в развивающихся странах, где оно примитивно, и от этого более вредно. В долгосрочной перспективе нам неизбежно придется отказаться от использования ископаемого топлива – без этого проблему не решить.

На дальнейшее развитие нет денег

Наша задача сейчас – измерить содержание углекислого газа в древнем льду, чтобы понять, как именно его количество повлияло на перемены климата миллион лет назад. Для этого нам необходим новый проект бурения в той точке, откуда пришел материал, который мы сейчас изучаем. Это место находится примерно в 250 км от станции «Восток», и там глубокие слои не перемешаны, что позволит нам изучать ненарушенную последовательность климатических событий. Мы очень надеемся, что у Российской Антарктической экспедиции найдутся возможности доставить нас туда.

Но проблема в другом. В настоящее время в России сложилась такая ситуация, что государство не выделяет средств для антарктических исследований. Мы пытаемся получать гранты, но их максимальный размер 5-6 млн рублей. Этих денег хватает разве что на закупку расходных материалов для нашей лаборатории, но для крупного научного проекта этого недостаточно. Поэтому вполне вероятно, что скоро нас обгонят другие страны – в Европе на это выделяют несравнимо большие средства.