Еще одно путешествие на край земли

АНТАРКТИДА — КОНТИНЕНТ НАУКЙ (вместо заключения)

Завершая книгу о путешествии на край Земли, автору хотелось бы вкратце рассказать читателю о том, какие проблемы волнуют исследователей Антарктиды, в каких направлениях идет поиск, что уже достигнуто и каковы перспективы.

С Международного геофизического года (МГГ), 25-летие которого отмечалось в 1982 г., начался новый, современный этап изучения Антарктики. Советские полярники провели в этот период исключительно важные исследования южнополярной области. За годы работы антарктических зимовок, своего рода научных стационаров, собрана богатейшая информация, существенно расширившая представления о многих геофизических процессах.

Полевые исследования охватили труднодоступные районы: центральную Антарктиду, горные территории — Землю Королевы Мод, Землю Мак-Робертсона, Землю Эндерби и другие, а также гигантские шельфовые ледники Фильхнера и Ронне. Открыто множество географических объектов. Составлены новые карты.

Результаты стационарных многолетних исследований и полевых кратковременных, но охватывающих большие площади, дали материал для разработки проблем общетеоретического значения, важных для понимания эволюции природных явлений.

Например, изучая южнополярную область, геологи и географы решают интереснейшие вопросы палеогеографии, связанные с существованием Гондваны; гляциологи стараются представить развитие антарктического оледенения — гигантского аккумулятора холода и влаги; геофизики пытаются вскрыть солнечно-земные связи, для познания которых Шестой континент особенно интересен, и т. д.

Некоторые из этих крупных проблем решаются в рамках международных программ, таких, как Международный гляциологический проект, проект Геофизический полигон в Антарктиде, проект изучения шельфового ледника Росса и др.

Первое десятилетие, последовавшее за МГГ, завершилось изданием советского Атласа Антарктики — уникального картографического произведения, подводящего итог всем научным изысканиям на Шестом континенте. Прошло еще десять лет, и встал вопрос о подготовке нового издания Атласа. Поток ежегодно поступающей информации оказался столь велик, что позволил существенно обновить, а в ряде случаев составить новые оригинальные карты.

Такая быстрая трансформация наших представлений — результат не только приобретения большого опыта, навыка ведения изысканий на суровом материке, но прежде всего применения все более надежных и эффективных методов исследования, использования новейших достижений науки и техники: ЭВМ, наблюдений со спутников, радиофизических изысканий, изотопной геохронологии, термобурения и т. д. Большую роль здесь, безусловно, сыграло творческое содружество ученых всех стран — участниц антарктических исследований, широкий обмен информацией, научными идеями, действенная взаимопомощь и поддержка.

На наших глазах происходит своего рода информационный взрыв в представлениях об Антарктике, причем он затрагивает широкий комплекс наук, исследующих Землю. Изучаются все компоненты природы Антарктики: твердая оболочка (литосфера), атмосфера, ледниковый покров и проявления жизни в этих крайне экстремальных условиях.

Южнополярный район во многих отношениях уникален, ибо здесь у полюса располагается огромный материк, в отличие от Арктики, где у полюса суши нет. Выяснено это было не сразу. В 50-х годах нашего века еще дискутировался вопрос, что́ скрывается под антарктическим льдом: острова или континент? Разобраться в этом помогли работы геофизиков. Сейсмические, гравиметрические, радиолокационные, магнитометрические наблюдения, выполненные в санно-гусеничных походах и с борта самолетов, позволили получить представления как о подледниковом рельефе, так и о строении земной коры. В самом центре Восточной Антарктиды советские ученые открыли грандиозные подледные хребты — горы Вернадского и Гамбурцева, достигающие высоты 3390 м, а мощность земной коры тут оказалась типично материковой. Все сомнения относительно того, материк ли Антарктида, отпали.

По современным данным, большая часть Южного континента, исключая лишь Антарктический полуостров и прилегающую к нему часть Западной Антарктиды, представляет собой древнюю материковую платформу, формирование которой началось еще в архейскую эру. Гнейсы и граниты, слагающие кристаллический фундамент этой платформы, имеют возраст до 4 млрд. лет. Это наидревнейшие породы Земли. Там, где сплошной ледниковый покров отсутствует, кристаллические толщи часто выходят на поверхность. Но в ряде мест их перекрывают сланцы, песчаники, конгломераты, известняки — породы осадочного чехла, сформировавшиеся гораздо позже. Находки в этих осадках разнообразной флоры и фауны позволяют восстанавливать историю развития антарктической платформы.

Антарктическую платформу геологи называют Гондванской. Древний суперконтинент Гондвана, как полагают, объединял материки южного полушария, но распался в мезозойскую эру. Действительно, геологическое строение антарктической платформы имеет поразительные черты сходства с платформами других гондванских территорий: Африки, Австралии, Южной Америки, полуострова Индостан. Сходство это обнаруживается в строении как кристаллических фундаментов, так и особенно осадочных чехлов платформы, в которых наблюдаются не только однотипные породы, но и одинаковый комплекс ископаемой флоры и фауны. Однако многие вопросы распада и эволюции гондванских материков не разрешены полностью. Поэтому проблема Гондваны — ключевая для геологии всего южного полушария. К тому же, поскольку на гондванских материках найдены многочисленные месторождения ценнейших полезных ископаемых, геологические исследования в Антарктиде приобретают не только общетеоретическое, но и практическое значение.

Антарктиду со времени ее открытия стали называть ледяным континентом. И это название оказалось как нельзя более подходящим. Здесь сосредоточено свыше 90% объема льдов Земли — около 25 млн. куб. км. Почти вся территория материка (более 99% площади) погребена под ледниковым покровом, средняя толщина которого около 2000 м, а в отдельных местах — до 4700 м. Под давлением этого огромного слоя льда земная кора континента опустилась, изостатически прогнулась в среднем на 600 м. Словом, современный облик Антарктиды, характерные черты ее природы определило оледенение. Поэтому естественно, что особое внимание к этому уникальному объекту проявляют гляциологи — специалисты, изучающие природные льды (гляциосферу Земли).

Аэрофотосъемка побережья, походы в глубинные районы материка, радиолокационное зондирование ледниковой толщи с самолетов, определение скоростей движения льда со спутников, глубокое бурение ледникового покрова — все это позволило собрать богатую информацию о гляциосфере Антарктиды.

Особое внимание гляциологов привлекают процессы, протекающие на контакте льда с подледным ложем, со слоями атмосферы на поверхности, а в краевых частях ледника, сползающего в океан, — с водой. Не меньше усилий требует изучение внутреннего строения ледникового покрова. Ледниковая толща содержит в своих слоях богатейшую палеогеографическую информацию, проливающую свет на многие особенности окружающей среды и ее изменения. Однако получение этой информации сопряжено с немалыми трудностями, связанными прежде всего со сложностью извлечения глубинных образцов льда.

До недавнего времени с помощью шурфов и неглубоких буровых скважин исследовались лишь самые верхние горизонты ледникового покрова, в основном слои снежно-фирновой толщи, которая в центральных районах Антарктиды достигает максимальных значений — около 200 м. Проникновение дальше в глубь ледника оказалось технически сложной задачей из-за меняющейся с глубиной текучестью льда. Для бурения ледников советские инженеры сконструировали оригинальное оборудование — специальный термобур.

Бурение на советской станции Восток в центре Восточной Антарктиды обещает дать особенно важные научные результаты. Толщина ледника здесь около 4000 м, а климатические условия самые суровые на Земле, что усложняет работы. Пока удалось пройти около половины всей ледниковой толщи.

В слоях льда обнаруживаются космическая пыль, продукты вулканических извержений, споры растений. Изучение этих включений позволяет составить представление об особенностях атмосферной циркуляции, газовом составе атмосферы, ее загрязненности, в том числе о содержании радиоактивных элементов и т. д.

Интересные данные об изменениях температур на поверхности ледника в процессе накопления снежных осадков удается получить, изучая стабильные изотопы кислорода в образцах ледяного керна. Содержание этих изотопов зависит от температуры воздуха. Это позволяет не только выделять в толще льда и снега сезонные (летние и зимние) слои, но и устанавливать длительные, вековые колебания климата.

Сравнение результатов, полученных советскими учеными в Антарктиде и американскими в Гренландии, показало, что основные температурные изменения в центральных районах ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии протекали одновременно. Этот интересный факт, однако, не дает права делать поспешные заключения о синхронных изменениях размеров ледников северного полушария и Антарктиды. Южнополярный ледниковый покров самый холодный в мире. Запасы холода в нем столь велики (средняя температура антарктического льда около —24°С), что он весьма устойчив к изменениям климата. Колебания температур, способные вызвать таяние или образование льда в полярных районах северного полушария, оказываются несущественными для Антарктиды.

Антарктическое оледенение — самое раннее оледенение Земли кайнозойской эры. Материковый ледниковый покров возник тут не менее 20 млн. лет назад. Это доказано изучением мощной толщи морских (айсберговых) осадков у берегов южнополярного континента. Воссоздание картины истории антарктического оледенения — задача особой сложности.

Исследование следов древней деятельности ледников на самом материке осложнено тем, что подавляющая часть поверхности антарктической суши покрыта современными льдами. Лишь на отдельных участках, свободных от ледникового покрова, в горных и прибрежных оазисах, обнаружены древние морены, свидетельствующие о колебаниях размеров антарктического оледенения. Изучение этих морен в различных районах материка показало, что гигантский ледниковый покров Восточной Антарктиды, достигнув несколько миллионов лет назад своего максимума, в дальнейшем сокращался, испытав в своем развитии несколько циклических колебаний. Оледенение Западной Антарктиды, развивающейся в несколько иных условиях (значительные территории ее подледного ложа лежат намного ниже уровня океана), было не столь стабильно и сформировалось позднее.

Хронологию событий ледниковой истории в Антарктиде установить особенно сложно. Естественные обнажения ледниковых отложений встречаются здесь крайне редко, к тому же в них, как правило, отсутствуют органические остатки, с помощью которых обычно удается получать возрастные датировки. Лишь в тех местах, где одновременно с развитием оледенения действовали вулканы, определение возраста лав, излившихся на ледниковые отложения, позволяет судить и о времени событий ледниковой истории. Такие результаты получены в Восточной Антарктиде только для отдельных горных оазисов Земли Виктории.

О том, как трудно восстанавливать далекое прошлое антарктического оледенения, косвенно свидетельствует то обстоятельство, что до сих пор мы недостаточно определенно представляем даже его нынешнюю эволюцию. Оценки происходящих изменений снежно-ледниковых масс современной Антарктиды весьма приблизительны. Скорее всего ледниковый покров находится сейчас в состоянии, близком к стабильному. Расход льда, который в Антарктиде происходит в основном за счет образования айсбергов, вполне компенсируется выпадающими осадками.

Не менее важно и интересно изучение южнополярной атмосферы, в которой протекают грандиозные по масштабам процессы. В приземных слоях они обусловлены резким контрастом между холодным ледниковым покровом и относительно теплыми водами Южного океана, а выше — особой активностью электромагнитных явлений, характерной для полярного района.

Данные ракетного зондирования, информация, полученная со спутников, позволили представить основные черты строения атмосферы южной полярной области до высоты 80 км. Сравнение их с соответствующими моделями для северного полушария выявили коренные различия в распределении всех метеорологических параметров. Эти факты — свидетельство асимметрии основных черт географической оболочки севера и юга нашей планеты.

Южнополярная область представляет особый интерес для изучения ионосферы и магнитосферы, широкого комплекса электромагнитных явлений, возникающих при движении нашей планеты в космическом пространстве. На Землю постоянно воздействуют разнообразные космические излучения, потоки протонов и электронов, так называемый солнечный ветер. Входя во взаимодействие с окружающими Землю защитными сферами, космические частицы вызывают различного рода геофизические возмущения, генерируют электрические токи. Это приводит к возникновению полярных сияний и магнитных бурь. Полярные районы — Мекка для геофизиков, изучающих магнитосферу Земли. В полярных областях располагаются магнитные и геомагнитные полюса. Здесь же обнаружены так называемые каспы — своего рода нейтральные воронки, где отсутствует магнитное поле. Через каспы космические излучения почти беспрепятственно достигают Земли. Антарктическая обсерватория Мирный часто попадает в область такой нейтральной воронки.

Исследователями космических лучей получены интересные данные о количестве протонов, поступающих при солнечных вспышках в стратосферу южного полушария. Эти работы важны и в практическом отношении, так как подобного рода излучения представляют радиоактивную опасность для человека в космосе. По материалам измерений интенсивности космических лучей в Антарктиде и ряде районов на территории СССР экспериментально доказано существование 22-летнего цикла изменений космических излучений, обусловленного соответствующим магнитным циклом на Солнце.

Состояние ионосферы, как известно, непосредственно влияет на распространение радиоволн. Изучение ионосферы в Антарктиде помогает выработать определенные практические рекомендации для поддержания устойчивой радиосвязи. Новый метод исследования ионосферы — наклонное зондирование на сверхдлинной трассе Молодежная — Москва — позволил получить оперативные данные, необходимые для трансконтинентальной связи.

Природные условия южнополярного материка — самые суровые на планете — не благоприятны для развития органической жизни. Об этом красноречиво говорит пустынный, безжизненный облик бескрайних снежных пространств. Однако на участках, свободных ото льда и снега, даже вблизи Южного полюса поселяются низшие растения — мхи, лишайники, водоросли. Летом в горах в сотнях километрах от моря можно увидеть гнездовья некоторых видов птиц. Особенно многообразны проявления жизни в прибрежной зоне, где обитают наиболее яркие представители антарктической фауны — пингвины.

В Центральной Антарктиде советскими учеными проведены оригинальные микробиологические исследования. Например, изучалась возможность естественной консервации бактерий в ледяной толще, выяснялось, не могут ли микроорганизмы, занесенные в Антарктиду, сохраняться в условиях глубокого охлаждения многие тысячелетия.

На станции Восток — полюсе холода нашей планеты, где зарегистрирован абсолютный минимум температуры ( — 88,3 °), были взяты образцы льда с разных глубин ледника. В общей сложности было получено около 1000 микробиологических проб. В результате из глубинных горизонтов ледникового покрова Центральной Антарктиды выделены различные формы микроорганизмов, доказана возможность их сохранения в состоянии анабиоза в толще ледника в течение по крайней мере 10—13 тыс. лет. Это только один из примеров изучения биосферы Антарктиды.

Чтобы изучить условия жизни и работы человека в Антарктиде, проводятся специальные медико-биологические изыскания. Разработаны рекомендации по жизнеобеспечению, меры профилактики различного рода расстройств здоровья полярников, возникающих вследствие неблагоприятных влияний социальных, гелиогеофизических и других экологических необычных условий Антарктиды.

Рекомендации медиков не только используются при отборе кандидатов в экспедицию, но и учитываются при разработке образцов полярной одежды, жилищ, при нормировании питания, организации труда и отдыха и т. д. Развивается самостоятельное направление в медицинской науке — полярная медицина.

Научное освоение Антарктиды идет интенсивно. Успех изысканий на Шестом континенте во многом объясняется международным сотрудничеством ученых, начавшимся со времени МГГ. Для координации усилий разных стран образован специальный международный Научный совет по исследованию Антарктики, ведущий важную организационную работу, разрабатывающий научные программы, устраивающий специальные симпозиумы для обсуждения полученных результатов, публикующий бюллетени и отчеты об исследованиях.

Согласно заключенному в 1959 г. Договору об Антарктике — первому в истории международному соглашению по южнополярному району, — все государства, ведущие исследования в Антарктике, поставлены в равные условия. Основные принципы Договора — свобода научных изысканий и использование Антарктики исключительно в мирных целях в интересах всего человечества. Прошедшие годы показали своевременность и полезность заключенного Договора.

Для современного этапа изучения Антарктики характерно осуществление особенно сложных комплексных научных проектов, требующих значительных материальных затрат, сосредоточения творческих усилий ученых разных стран. Полученные в результате активных международных усилий знания природного потенциала южнополярной области приблизили нас к этапу экономического изучения этого региона. Пока еще во многом не ясно, как человечество будет использовать природные ресурсы Антарктиды, какие выгоды сможет извлечь из освоения этого континента. Предстоит разрешить еще много научных, технических и политических проблем.

Как быть, к примеру, с месторождениями различных полезных ископаемых, обнаруженных здесь? Добыча минерального сырья без применения специальной, учитывающей антарктические условия, технологии может сильно загрязнить природную среду южнополярного района, нанести непоправимый вред ее уникальной фауне и флоре. Возможно, реальную пользу удастся извлечь прежде всего из ледовых запасов Антарктиды. Рассматривается вопрос о транспортировке айсбергов к районам, страдающим от нехватки пресной воды.

Правовые вопросы, международные правила и нормы использования минеральных, равно как и живых, ресурсов Антарктики пока не разработаны.

Важно заранее найти приемлемое решение, разумно распорядиться экономическим потенциалом южнополярного района, чтобы возможная погоня за прибылью не подорвала международного сотрудничества ученых и Антарктида не потеряла в будущем статуса континента науки и мира. В это верят, на это надеются исследователи Шестого континента.