Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2012 № 06
Более того, температура повышается с глубиной, как это происходит в скважинах, пробуренных в горных породах, поскольку наша планета разогрета изнутри.
Так Антарктида и озеро Восток выглядят из космоса.
В 1961 году наши исследователи провели теплофизические расчеты, которые показали, что температура льда у его нижней границы равна температуре плавления (-2 °C), например, в районе антарктической станции «Восток», открытой советскими полярниками в 1957 году. Ведь давление здесь в нижней части ледового панциря должно достигать более 300 атмосфер! Так что в отдельных углублениях подледного ложа вода может скапливаться в виде озер.
Была составлена теоретическая карта областей непрерывного таяния у ложа в центральной части ледникового покрова Антарктиды. Из нее следовало, что полярные станции «Восток», «Амундсен-Скотт», «Берд» находятся в областях, где идет непрерывное донное таяние, и можно ожидать, что здесь существуют подледниковые озера.
Впервые реальные подтверждения этой гипотезы были получены в результате бурения самой глубокой в 60-е годы XX века скважины (два с лишним километра) на американской станции «Берд». Когда бур достиг дна ледника, в скважину хлынула пресная вода.
Тогда же и у советских полярников появилась мысль о заложении скважины на станции «Восток». Тем более что спутниковая съемка подтвердила: под станцией действительно есть подледное озеро размерами примерно с треть Байкала. Скважину, точнее скважины (нынешняя уже пятая по счету), бурили около 30 лет. По мере углубления в лед на поверхность извлекали керны — ледяные образцы с различной глубины. Их внимательно изучали специалисты в рамках советско-французско-американского проекта.
За время исследований, в которых и я участвовал, мы построили кривую климата на Земле за прошлые 420 тысяч лет и получили выдающиеся результаты. Климат на планете менялся циклически примерно через 100 тыс. лет. В периоды межледниковья — мы и сейчас в таком живем — температура была примерно такая же, как ныне, и выше, и в это же время было большое количество газов в атмосфере. В холодные периоды газов было гораздо меньше…»
То, как со временем меняется климат, известно давно. Данные были получены на базе морских осадков; ледниковая кривая просто подтвердила эти данные. Но исследования древней атмосферы, парниковых газов до этого никто не делал, потому что только изо льда можно получить пробы. Только в древнем льду есть пузырьки древнейшего воздуха.
Схема озера Восток.
Приключения при бурении
Почему работы по бурению ведут столь долго, каковы тут технические трудности, поведал В.В. Лукин.
— О том, что бурить нашу планету весьма непросто, известно давно, — сказал он. Вспомните хотя бы, сколько трудностей возникло в ходе бурения Кольской сверхглубокой скважины. И все же бурение на станции «Восток» стоит особняком. Во-первых, работать приходится в условиях высокогорья, когда температура окружающего воздуха зимой опускается до минус 60 градусов Цельсия, а летом минус тридцать — тоже в порядке вещей.
Во-вторых, лед — весьма своеобразная субстанция.
Это, если хотите, твердая жидкость. Лед все время течет. И если оставить буровой снаряд без присмотра даже на несколько часов, то его тут же заморозит, зажмет намертво. Что, кстати, уже и случалось не раз…
В 1990 году на «Востоке» начали бурить пятую по счету скважину. Самую глубокую. Сухое бурение льда идет до глубины 500 метров. Дальше начинает работать эффект горного давления. Скважина заплывает. Чтобы не дать ей закрыться окончательно, ее нужно заполнить веществом, идентичным по плотности льду. Причем «затычка» должна быть жидкой, чтобы через нее можно было свободно продвигать буровой снаряд. Более того, она не должна замерзать. Такой смеси поначалу не было. Она появилась в результате разработки наших специалистов по бурению. Однако пробурить оставшиеся 50 метров было суждено только спустя 18 лет после начала работ на пятой скважине. Потому как только наши полярники вновь взялись за бур, экологи забили тревогу: ученые загрязнят озеро заливочной жидкостью!
А потому в 1998 году работы прекратили. Скважина остановилась на глубине 3623 метра. Но ученые не отчаивались. В Министерстве науки и технологий объявили открытый конкурс на разработку экологически чистой заливочной жидкости. В марте 2000 года с задачей справился Петербургский горный институт.
Однако получить согласие на ее использование удалось лишь… к 2010 году. Так долго не давало добро Международное антарктическое сообщество. Работы возобновили в 2012 году. И ныне мы единственные в мире, кто работает со льдом на такой глубине.
Прилетевшие из Антарктиды
Встречали наших бурильщиков, вернувшихся из Антарктиды, почти как космонавтов. В зале прилета аэропорта «Пулково-2» собралась толпа встречающих людей с телекамерами и микрофонами. Среди них был и ваш корреспондент.
Проникновение в озеро произошло буквально перед самым отъездом нынешнего состава экспедиции, немножко впопыхах, мы очень мало спали, уже нужно было собираться домой, но очень хорошо, что это все-таки произошло, признался заведующий лабораторией изменения климата и окружающей среды Арктического и Антарктического института и главный гляциолог станции «Восток» Владимир Липенков. Нам очень не хотелось, чтобы остались бы там эти восемь сантиметров неразбуренными, а мы так бы и уехали в неопределенности…
Керн, извлеченный из антарктической скважины.
Липенков напомнил, что полярники уже были однажды близки к проникновению в озеро несколько лет назад, но тогда сломался бур. Достать его не удалось, он и сегодня находится там, под толщей льда. После поломки решено было бурить несколько в другом направлении, «обойти» оставленный бур. Так 5 февраля 2012 года в 20 часов 25 минут на отметке 3 тысячи 769 метров ученые наконец добрались до озера Восток.
Впрочем, В. Липенков считает, что по-настоящему большим прорывом в науке нынешнее достижение станет только после того, как его признают все: «Многие спрашивают: что это за открытие, каково его значение? Нужны дальнейшие исследования. Ведь какие в озере есть формы жизни, мы пока не знаем», — отметил ученый.
Первые исследования воды из озера проведут не раньше чем в январе следующего года. Сейчас это сделать невозможно, потому что вода не замерзла. А если выкачивать ее на поверхность в жидком виде, в нее попадут загрязнения, которые исказят ее состав.
Микробиологи обязательно все изучат, не беспокойтесь, подвел итоги своеобразной пресс-конференции встречавший полярников В.В. Лукин. Мы разрабатываем специальные зонды, которые протестируем на Ладоге перед тем, как опустить их в озеро Восток.
Новые буровые операции начнутся в Антарктиде в конце ноября 2012 года — тогда будет разбуриваться свежезамороженный ледяной керн. Однако основные исследования озера Восток, проникновение в которое некоторые исследователи сравнивают с высадкой на Луну или на Марс, будут проходить позже, в 2013–2015 годах.
ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Мультикоптер — СТУПА
Мы рассказывали вам (см. «ЮТ» № 10 за 2011 г.) о созданном студентами МАИ беспилотном вертолете оригинальной конструкции. За прошедшее время у него появился собрат, способный поднять человека.
Команда из трех энтузиастов, одержимых мечтой о доступном для каждого летательном средстве — физик Томас Зенкель, программист Стефан Вольф и инструктор по полетам на парапланах Александр Цозель, — создали при помощи своих друзей E-volo — сверхлегкий летательный аппарат, оснащенный 16 электродвигателями. Каждый двигатель приводит в движение свой пропеллер.
Так мультикоптер будет выглядеть в сложенном виде.
Первый полет E-volo длился всего полторы минуты.
В отличие от вертолета, мультикоптер практически бесшумен, не производит вредных выхлопов и требует гораздо меньше затрат. Чтобы зарядить батареи на час полета, достаточно 6 евро. Управляется E-volo при помощи джойстика, никаких особенных навыков от пилота не требуется — все под контролем электронных систем.
Конструкция вместе с литиевыми аккумуляторами весит 80 кг и по заверению создателей весьма надежна.
Даже если несколько двигателей выйдут из строя, аппарат продолжит полет. Если же возникнут еще более серьезные предпосылки к аварии, пилот сможет приземлиться, воспользовавшись парашютом.
