Надо Знать

добавить знаний



Восток (озеро)


Восток (Антарктида)

План:


Введение

Озеро Восток - крупнейшее подледниковых озеро в Антарктиде. Расположен в районе антарктической станции "Восток" (77 ? южной широты, 105 ? восточной долготы) под ледяным щитом толщиной около 4000 м и имеет размеры приблизительно 250х50 км. Приблизительная площадью 15,5 тысяч км ?. Глубина более 1200 м. [1]


1. История викриття

Существование этого озера, как и других подледниковых озер, было предусмотрено (опираясь на данные исследований и теоретические обоснования) еще в 1960-70-х годах, но считается, что само открытие произошло относительно недавно, в 1996 году, совместными усилиями российских и британских ученых-полярников.

1.1. Теоретические обоснования

Мысль о том, что при очень большой толщине ледника температура в его нижней границы может стать равной температуре плавления льда, известна с конца XIX века. Она вытекала из представлений П. А. Кропоткина, который считал, что в толще больших, холодных сверху ледников, где не сказываются временные колебания температуры, последняя линейно повышается с глубиной, как это происходит в скважинах, пробуренных в других горных породах.

Исходя из этого положения, уже в 1950-х годах океанолог Н. Н. Зубов ввел понятие критической толщины ледника, при которой у его дна достигается температура плавления льда (при соответствующем давлении). Он был первым, кто высказал предположение о том, что чрезвычайно большая толщина ледниковых щитов в удаленных от берегов местах, обнаруженная при первых сейсмических исследованиях ледников в Антарктиде, может послужить причиной существования воды в нижних частях, даже когда температура льда на поверхности очень низкая.

В 1955 английский гляциолог Гордон Робин опубликовал работу, которая впоследствии стала классической, в которой показал, что поле температуры формируется в толстых антарктических ледниках под сильным влиянием вертикального переноса холода частицами льда, опускающиеся вниз, и отнюдь не линейно. Поэтому использовать подход Зубова для оценки условий в глубинах таких ледников нельзя.

В 1961 И. А. Зотиков были проведены теплофизические расчеты, основанные на решении уравнения теплопроводности в леднике, который рассматривается как подвижная жидкость. Учтен был и конвективный перенос холода сверху вниз. На этой основе проанализированы данные о ледниковый покров центральной части Восточной Антарктиды, полученные в первых четырех советских антарктических экспедициях (САЕ), и показано, что по профилю от станции Мирный вокзала Восток и далее к Южного географического полюса центральные области ледникового покрова Антарктиды находятся в условиях, когда отвод тепла от нижней поверхности ледника вверх из-за большой его толщину очень мал. В связи с этим часть геотермического потока должна постоянно тратиться на непрерывное таяние у границы льда - твердое ложе. В тех же работах было приведено рассчитанное из указанных выше соображений поле температур по всей толщине льда под станцией Восток и показано, что температура льда в его нижней границы равна температуре плавления (-2 ? C) при давления у ложа более 300 атмосфер.

Отсюда вывод, что талая вода в виде сравнительно тонкой пленки выдавливается в те места, где толщина ледника меньше, и намерзает там вновь, двигаясь к краям ледника уже в виде льда. В отдельных углублениях подледного ложа эта вода может скапливаться в виде озер под самой толстой центральной частью Антарктического ледяного щита.

Таким образом, возникла гипотеза, что подо льдом Антарктиды, на площади, равной площади Европы, разливается море пресной воды. Она должна быть богата кислородом, который доставляют постепенно в глубины верхние слои льда и снега, опускаются. И высока вероятность, что в этом подледниковых озере есть жизнь. Был составлен расчетную карту областей непрерывного таяния у ложа в центральной части ледникового покрова Антарктиды. С карты следовало, что станции Восток, Амундсен-Скотт, Берд находятся в областях, где идет непрерывное донное таяние, и можно ожидать, что здесь подледниковых озеро.

Впервые реальное подтверждение гипотезы И. А. Зотикова были получены в результате бурения самой глубокой в ​​1960-е годы скважины (свыше 2 км) на американской станции Берд, которая относилась к области, где должно было происходить подледное таяния. Когда бур достиг дна ледника, в скважину ринулась пресная вода. Признание факта постоянного донного таяния и подледной воды в центральной части Антарктиды дальнейшем создало новые подходы к реконструкции четвертичных ледниковых покровов, поисков скоплений полезных ископаемых (особенно нефти и газа), видавлювантх к краям ледников водой, оно стало главным теоретическим фактором отклонения проекта захоронения радиоактивных отходов на дне ледникового покрова в Центральной Антарктиде.


1.2. Сейсмическое зондирование в районе станции Восток

Сейсмическое зондирование ледникового щита под станцией Восток проведенное под руководством А. П. Капицы в 1959 и 1964 годах позволило определить его толщину. При этом оказалось, что кроме главного пика отражения от дна ледника в приемном сигнале оказывался еще один. Тогда он был интерпретирован как отражение от нижней границы слоя осадочных пород под ледником. Позднее возникло предположение, что это был сигнал отражения от границы льда с водой.


2. Попытки достичь Востока

В 1989 году ученые из совместной экспедиции российских, французских и американских ученых на базе станции Восток было начато бурение льда с целью палеоклиматических исследований. Начиная с глубины 3539 м, которая была достигнута в 1996 году, химический и изотопный состав льда и его кристаллографическая структура существенно изменилась - оказалось, что этот лед является замороженной водой подледного озера.

Бурение было проведено до глубины 3623 м. Образцы льда с этой глубины имели возраст около 420 тыс. лет, поэтому предполагается, что озеро было закупоренной льдом не менее 500 тыс. лет назад. Бурение было приостановлено в 1999 примерно в 120 м от предполагаемой поверхности озера, чтобы не допустить загрязнения воды, которое может навредить уникальной экосистеме озера. В рамках пятьдесят второй российской антарктической экспедиции (2006 - 2007) в конце декабря 2006 было восстановлено бурения и получен первый ледяной керн с глубины 3650,43 метров.

Всего за сезонные работы в 2006 - 2007 годах планировалось получить 75 метров ледового керна. Однако термобуровой снаряд из-за технической неисправности лебедки и кабеля пришлось остановить на отметке 3665 метров - до поверхности озера осталось еще около 85 метров. (Погрешность в расчетах плюс-минус 20 м). Забор проб воды из подледниковых озера Восток. планировалось провести в рамках Международного полярного года в сезоне 2008-2009 годов.

В антарктическом сезоне 2008 года вновь произошла авария - оборвался буровой снаряд. В январе 2009 года российские буровики, выполнив все необходимые подготовительные работы по расширению диаметра ледяной скважины, приступили к операции по ?захвату? бурового снаряда с целью его подъема на поверхность.

По информации пятьдесят четвертым российским антарктической экспедиции от 22 января 2009 года на станции Восток продолжаются гляцио-буровые работы. После расширения ствола скважины до 138 мм, в убойную зону доставлено 300 л этиленгликоля, подготовлено устройство для извлечения аварийного снаряда. Однако после этих мероприятий сдвиги аварийного снаряда пока не наблюдается. В случае если движение снаряда не произойдет, начнется бурение в обход с глубины +3580 м - до поверхности озера при этом останется 170 метров.

22 марта 2010 начальник Росгидромета Александр Фролов отметил, что проникнуть в воды озера планируется зимой 2010-2011 года, когда в южном полушарии будет лето.

В исследованиях принимают участие шесть научных групп, в состав которых входят сотрудники НИИ и университетов двух стран - России и Франции. В 2004 году Россия подписала с Францией соглашение о создании Европейского научно-исследовательского объединения (ЕНДТ), цель которого - "создание архива климатических и биологических данных, выполнения екзобиологичних исследований антарктических подледниковых озер на основе изучения ледяных кернов Восточной Антарктиды" . состоянию на 3 февраля 2011 глубина скважины составила 3714,24 м

Точная глубина ледника неизвестна, примерная глубина составляет от 3 730 до 3 770 метров.

7 февраля 2011 шахта была законсервирована до следующего года. Буровой снаряд был остановлен на отметке 3 720 метров. [2]


3. Рельеф в районе озера

Ледник в районе озера Восток имеет в десять раз меньше уклон, чем в других районах. К западу от плато находится резкий подъем (так называемый Ridge BC), а на восток - столь же резкий спуск. Такая структура характерна для шельфовых ледников. Это стало еще одним подтверждением гипотезы существования озера.

Толщина льда в разных частях озера составляет от 3800 м на севере до 4250 м на юге, перепад высот границы раздела составляет около 400 м, тогда как на поверхности ледника перепад высот всего около 40 м. С более высокой северной стороны лед тает, а с южной - намерзает.

Озеро разделено на две части подводным гребнем. Глубина северной части составляет около 400 м, южной - около 800 м; глубина над гребнем около 200 м. Недавние исследования показали, что в результате действия приливных сил, поверхность вода-лед колеблется с амплитудой 1-2 см. Это явление вызывает перемешивание воды и может быть существенным для выживания микроорганизмов.


4. Экосистема озера

Хотя прямых свидетельств наличия жизни в озере Восток не получено, большинство исследователей считают, что в озере могут обитать микроорганизмы.

4.1. Бактериальные пробы

Особенность Востока - "замерзания сверху", т.е. намерзания льда, образованного верхними слоями воды, на подошву покрывающего его ледника. Естественно, что эти замерзшие слои стали объектом исследований для определения численности и состава микрофлоры озера. Результаты анализа проб льда из таких намораживания слоев очень противоречивы: во многих отмечается концентрация бактериальных клеток в 10 ? -10 В четвертой степени бактерий на см ?, близка к концентрации клеток в покровах наморожених слоев льда, в некоторых отмечается более высокая концентрация.

Также неоднозначны и исследования ДНК-профилей. В некоторых пробах они аналогичны ДНК-профиляв покровам льда, однако некоторые исследователи показали наличие ДНК-последовательностей, близких к ДНК термофильных и хемотрофных бактерий, что может указывать на наличие очагов геотермальной активности в озере.


4.2. Возможные аналоги экосистемы озера

Условия в подледном водоеме могут быть близки к условиям на Земле в период позднего протерозоя (750-543 млн лет назад), когда несколько раз происходили глобальные оледенения земной поверхности, продолжавшиеся до 10 млн лет ( Земля-снежок).

Предполагается, что опыт исследования озера может быть полезен при исследовании спутников Юпитера Европы и Каллисто, на которых, по некоторым гипотезам, существуют аналогичные образования. Это может стать одним из наиболее многообещающих проектов поиска внеземной жизни.


Примечания

  1. РИА Новости. Инфографика. Уникальное озеро Восток в Антарктиде [1] - eco.rian.ru/ecoinfogr/20110201/328989174.html
  2. Пресс-релиз 07.02.2011 г. Озеро Восток: скважину законсервировала до следующего года - www.strf.ru/material.aspx?CatalogId=222&d_no=36919

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам