Журнал «Вокруг Света» №02 за 2009 год

Божий плуг

Обрушение даже небольшой колонны льда может вызвать сильнейшую волну, потенциально опасную для находящихся рядом людей. Аляска. Фото: ЛЕВ ВЕЙСМАН

Примерно десятая часть суши на Земле покрыта ледниками — массами застывшей воды, обладающими собственным движением. Эти громадные реки льда, хранящие большую часть пресноводных запасов планеты, способны прорезать долины и стачивать горы, продавливать континенты и осушать океаны. Их изменения чреваты для людей катастрофическими последствиями, поэтому в последние годы ученые занялись глобальными исследованиями ледников как ключевых индикаторов изменения климата.

Как известно, вода на нашей планете пребывает в постоянном движении: испаряясь с поверхности Мирового океана, вновь конденсируется в атмосфере и возвращается на землю в виде дождя или снега. Но в некоторых местах снег не тает тысячелетиями, он накапливается, слеживается и превращается в плотный зернистый фирн, а затем в лед. С ростом площади ледников уровень Мирового океана опускается, а с ее уменьшением — поднимается. Во время последнего оледенения, когда лед покрывал большую часть Северного полушария, уровень Мирового океана был на 120 метров ниже текущей отметки, а если все ледники в мире растают, он поднимется на 64 метра. Правда, такого ученые пока не прогнозируют. И тем не менее предполагают, что к 2100 году море поднимется на 2 метра, которых будет достаточно, чтобы катастрофически изменить береговую линию материков.

Ледник можно сравнить с застывшей рекой: так же как река в разное время года, он вносит свои изменения в окружающий ландшафт. Обычно лед образуется в верхних частях гор, где холоднее, затем он медленно под действием собственной массы перетекает вниз по склону, где начинает подтаивать. Так вода, затраченная на его образование, продолжает некогда прерванный путь к морю. Когда же уклон слишком крутой, ледяная масса, стекая по нему, растрескивается на огромные глыбы. Это явление называют ледопадом. Например, гималайский ледник Чатору начинается грандиозным ледопадом высотой 2100 метров.

Льды лежат не только на горных вершинах и склонах, но и в долинах. С суши они сползают на воду, образуя ледники морские и шельфовые, представляющие собой обширные плавучие плиты, которые колеблются вместе с приливами и отливами, и время от времени от них откалываются айсберги. К примеру, крупнейший шельфовый ледник Росса в Антарктиде занимает площадь 500 000 км2, что со ответствует территории Испании.

1. Ледник оставляет глубокие отметины даже на самых крепких горных породах. По ориентации борозд видно направление его движения. Гренландия. Фото: SPL/EAST NEWS (x2)

2. Талые воды достигают ложа ледника и служат смазкой, ускоряющей его движение по поверхности горных пород. Норвегия

Определяющая характеристика ледников — способность течь под действием силы тяжести. Скорость движения может быть разной: от нескольких сантиметров до нескольких километров в год. Это свойство ледяных рек люди заметили давно. В 1719 году жители Альп обратились к властям с просьбой принять меры против быстро наступающих льдов. С аналогичными жалобами обращались к своему королю и норвежские крестьяне — наступающие льды разрушали фермы. На обращения подданных полагалось реагировать, и власти организовали наблюдения за ледниками (к счастью для науки, эти данные сохранились). Однако факт их движения ученые признали только к середине XIX века. Самый быстрый на Земле — гренландский ледник Якобсхавн. Его движение можно ощутить, просто стоя на его поверхности. В 2007 году эта гигантская ледяная река, шириной 6 километров и толщиной более 300 метров, ежегодно производящая около 35 миллиардов тонн самых высоких айсбергов в мире, двигалась со скоростью 42,5 метра в сутки. Но и это еще не рекорд — однократная подвижка пульсирующих ледников может достигать 300 метров в сутки.

Ледники различаются также толщиной. Самый крупный в Евразии горный ледник Федченко на Памире нарастил тело толщиной примерно 900 метров, но и он сильно уступает ледовым щитам Гренландии и Антарктиды (около 3408 и 4300 метров соответственно).

Чтобы измерить толщину ледового слоя, его не нужно бурить. Для подобных исследований применяют сейсмозондирование . Впервые этим методом воспользовались участники экспедиции 1929—1930 годов под руководством немецкого геофизика Альфреда Вегенера для измерения толщины гренландского льда. Исследователи взорвали на его поверхности динамит и определили время, которое потребовалось эху, отраженному от каменного ложа, чтобы вернуться обратно. Зная скорость распространения упругих волн во льду (около 3700 м/с), рассчитать толщину ледника несложно. Этот способ наряду с радиолокацией широко применяется для подобных исследований и в настоящее время. Так ученые сделали одно из крупнейших географических открытий XX века — обнаружили подледниковое озеро Восток в Антарктиде.

Подобно рекам ледники переносят огромное количество осадочного материала, включая гигантские валуны. Разбросанные по всей Центральной Европе глыбы гранита издавна вызывали удивление натуралистов, которые окрестили их эрратическими, то есть блуждающими валунами. Самый известный блуждающий валун России — Гром-камень, привезенный в 1770 году в Санкт-Петербург как пьедестал для «Медного всадника». В Швеции знаменит известняковый валун длиной 850 метров, а самый крупный из блуждающих камней находится в Дании — это глыба из глин и песчаников длиной 4 километра. Гипотез о происхождении эрратических валунов было выдвинуто много. Страбон считал, что их разбросали Юпитер и Геркулес, Чарлз Лайелл видел причину в землетрясении, а Орас Соссюр предположил, что валуны по Земле разнес Всемирный потоп. До начала XIX века ученые еще не знали, какая сила могла перенести валуны через Балтийское море или равнины Швейцарии с того места, где они залегали изначально. Когда в 1830-х годах швейцарский естествоиспытатель Луи Агассис стал развивать теорию ледниковых эпох, объясняя ими, в частности, природу загадочных валунов, ему не поверили. Как писал русский ученый Петр Кропоткин: «В то время вера в ледяной покров, достигавший Европы, считалась непозволительной ересью…» Теорию приняли только после того, как участники экспедиции 1853—1855 годов в Гренландию под руководством американского полярника Илайши Кента Кейна доложили о полном оледенении острова — «океане льда бесконечных размеров».

Ледник оставляет глубокие отметины даже на самых крепких горных породах. По ориентации борозд видно направление его движения. Гренландия. Фото: Владимир Кантер

Двигаясь, ледники разрушают горные породы и переносят колоссальное количество минерального материала, называемого мореной. Помимо блуждающих валунов ледники оставляют на своем пути кары, похожие на кресла великанов, цирки и троги — горные корытообразные долины, пропаханные ледником, глубочайшие фьорды, нунатаки — выступающие надо льдом вершины скал, эскеры, или озы — гряды, оставленные подледными реками. Деятельность ледников накладывает столь явный отпечаток на земные ландшафты, что Агассис называл их «божьим плугом».

Благодаря своей чудовищной массе они продавливают поверхность планеты, как кот перину. Некоторые участки Гренландии находятся более чем на 300 метров ниже уровня моря, а Антарктиды — на 2555 метров. Когда ледовый щит исчезает, полегчавшие литосферные плиты медленно всплывают из лежащего под ними вязкого верхнего слоя мантии. Процесс этот не быстрый. Скандинавский полуостров, освободившийся ото льда 10 000 лет назад, до сих пор приподнимается со скоростью 11 миллиметров в год. Такое поднятие земной поверхности, называемое изостатическим, и сокращение оледенения хорошо видны на картах, составленных по данным спутников NASA — GRACE, уже несколько лет измеряющих флуктуации гравитационного поля нашей планеты. Один спутник регистрирует, как изменяется траектория другого спутника в зависимости от массы объекта, над которым он пролетает. Грубо говоря, при пролете над Антарктидой траектория немного отклонялась к Земле, а над океаном — наоборот, от Земли. Оказалось, что объем Гренландского щита ежегодно сокращается примерно на 248 км3, Антарктического — на 152 км3. Еще недавно в научной среде обсуждали идею о том, что на фоне глобального потепления увеличится количество осадков, следовательно, ледники будут нарастать, а они, наоборот, тают.

С помощью спутниковой съемки ученые следят за изменениями ледниковых языков

и приледниковых озер. Ледник Беринга на Аляске — крупнейший в Северной Америке. Фото: SPL/EAST NEWS

Громады льда обладают гигантской потенциальной энергией, реализация которой часто приводит к катастрофическим для людей последствиям. Еще свежа в памяти трагедия в Северной Осетии, произошедшая в 2002 году: обрушение ледника Колка спровоцировало гигантский селевой поток, заполнивший нижележащую долину и погубивший 125 человек. Крупнейшая в мире ледниковая катастрофа произошла в 1970 году в Перу из-за сильного землетрясения. Тогда с северного склона горы Уаскаран сошла лавина льда, снега и камней, которая остановилась только через 16 километров, унеся около 20 000 жизней.

Не меньшую опасность несут прорывы приледниковых озер. Подобное явление примерно 13 000 лет назад повлияло на климат всей планеты. Тогда на территории Северной Америки , у края отступавшего ледяного щита, располагался гигантский водоем — озеро Агассис, размерами превышавшее Каспий. Его прорыв через Гудзонов пролив в море Лабрадор вызвал аномально быстрое похолодание климата. Всего за 10 лет среднегодовая температура, например в Англии, опустилась на 5 °С. Этот период, известный как ранний дриас, изучен по ледяным кернам Гренландии. Сегодня подобного скачкообразного процесса опасаются в связи с таянием ледников, опресняющих воды Северной Атлантики.

Вот еще ряд катастроф, произошедших уже на памяти наших современников. В 1941 году из-за интенсивного таяния льда в Перу возросло количество подпруженных озер: одно из них прорвалось и погубило 6000 человек. В 1963 году движение пульсирующего ледника Медвежий на Памире породило глубокое озеро. Когда же ледяная перемычка разрушилась, вниз по долине устремился поток воды, быстро превратившийся в сель и уничтоживший электростанцию и множество домов. В 1994 году в Бутане миллионы кубометров воды из подпруженного озера унесли жизни 21 человека. Сейчас риск прорыва талой воды оценивают как высокий. В Гималаях стремительно сокращается 95% ледников, а потенциально опасных подпруженных озер насчитывают 340. Согласно прогнозам, скоро талые воды будут прорываться там ежегодно.

Антарктический ледяной керн с глубины 3200 м возрастом 800 000 лет содержит массу ценнейшей информации о древнем климате. Фото: J.SCHWANDER, UNIVERSITY OF BERN/MUSEIM D"HISTOIRE NATURELLE NEUCHATEL

Сейчас все ледники на Земле, за редким исключением, быстро сокращаются, а это значит, что громадное население Азии, Европы и Америки столкнется с тем, что реки, питаемые талыми водами, в какой-то момент пересохнут. Это приведет к кризису в гидроэнергетике, мелиорации, промышленности и к серьезным политическим последствиям. В то же время поднимающийся уровень моря затопит острова в Тихом и Индийском океанах, прибрежные территории в Карибском бассейне, Нидерландах, Бангладеш. Насколько драматично будут происходить эти процессы, зависит от нас, вот почему гляциология сегодня — это передний край науки. В первую очередь развивается палеоклиматология, позволяющая по химическому и изотопному составу древнего льда реконструировать множество параметров: температуру, состав атмосферы, возраст, вулканизм, солнечную активность, интенсивность космического излучения. Наиболее дорогостоящие проекты в данной области посвящены именно бурению ледников, потому что ученые спешат собрать коллекции льда для будущих поколений — льда, который исчезнет в ближайшем будущем вместе с информацией о древнем климате. Среди актуальнейших задач также — компьютерное моделирование эволюции ледников, мониторинг оледенения, наблюдения за отдельными объектами, — ведь далеко не все земные ледники исследованы. Всемирная гляциологическая база данных содержит информацию о 100 000 ледников — это примерно половина всех существующих. Причем за длиной ледников следят лишь в 1803 случаях, а за объемом и массой — в 226. Но это не вина ученых, а влияние объективных факторов, поскольку среди научных профессий гляциология — одна из самых опасных. Большая часть полевых исследований проходит в труднодоступных местах, где требуется альпинистская подготовка. В полярных районах вездеходы с людьми иногда проваливаются в 30-метровые трещины, а высокогорные работы при суровейших погодных условиях ежегодно уносят жизни ученых. Эта работа — для сильных и выносливых людей, готовых рисковать ради новых открытий и научного прогресса.

Евгений Подольский