Игорь Зотиков - 460 дней в Четвертой Советской антарктической экспедиции
Научное освоение Антарктиды началось совсем недавно, с начала нашего века. Первые же экспедиции выяснили, что не везде ледниковый покров лежит на грунте. Во многих местах вблизи берегов он сползает в окружающие Антарктиду моря и начинает плавать. Такие плавающие на море продолжения наземного ледяного щита были названы шельфовыми ледниками. В других местах гористые участки скальных пород оказались совсем не покрытыми ледниковым покровом. Такие участки стали называть антарктическими оазисами или сухими долинами.
Но настоящее, систематическое, изучение Антарктиды началось всего за несколько лет до описываемых событий. Начавшиеся в период Международного геофизического года и перед ним исследования Антарктического материка показали, что высота поверхности льда растёт по мере удаления от краёв ледникового покрова сначала быстро, а потом все медленнее, то есть так, как полагается расти толще каравая при передвижении от его края к срединной части. Уже было выяснено, что высота ледяной поверхности над уровнем моря в центральных областях превышает три тысячи метров. Однако ничего не было известно о толщине ледника, а значит, о положении скального ложа ледника над (или под) уровнем моря. Не было ничего известно и о характере льда или снега в толще, о температуре льда.
Чтобы ответить на эти вопросы, в глубь Антарктиды с разных сторон пошли советские, американские, английские, новозеландские санно-тракторные поезда. При остановках этих поездов проводилось неглубокое бурение толщи, измерение температуры в полученных скважинах, исследование структуры снега с целью выявить, сколько же его ежегодно выпадает на поверхность материка. Определялось также положение верхней границы ледника. Но самым важным в таких походах было сейсмическое зондирование ледникового покрова. В связи с резкими различиями физических свойств толщи льда и подстилающей лёд скальной поверхности граница между ними легко определялась по времени прохождения до неё взрывной волны и возвращения её обратно.
Первые же такие походы принесли ценные данные. Оказалось, что толщина льда везде была больше, чем предполагалось. Во многих местах, особенно в центральной части. . нижняя поверхность ледника располагалась даже ниже уровня моря. Огромная тяжесть льда как бы продавила земную кору, заставив её немного «утонуть» до нового положения гидростатического равновесия в относительно жидком и тяжёлом подстилающем слое. Температура же льда на глубинах около пятнадцати — двадцати метров, где её значения уже не колебались в течение года и отражали средние многолетние величины, опускалась до минус 56 градусов.
Санно-тракторные походы, сопровождающиеся сейсмическим исследованием подлёдного ложа, явились целой страницей в исследовании Антарктиды. Мой товарищ Андрей Капица ещё не знал тогда, что эти походы позволят ему построить первую достаточно подробную карту подлёдного ложа Антарктиды.
Сидя в нашей заваленной снегом гляциологической лаборатории дома номер шесть в посёлке Мирный, мы старались иногда стряхнуть с себя рутину из авралов, погрузок бочек соляра или бензина, откапывания домиков, борьбы с пургой, ожидания весточек из дома и снова воспарить. И тогда опять Антарктида представлялась нам континентом удивительных загадок.
Ещё в конце прошлого века известный революционер Пётр Кропоткин, которого мы считаем основоположником русской гляциологии, пришёл к выводу, что температура в толще ледникового покрова на горизонтах, где не сказываются годовые её колебания, то есть на глубинах более пятнадцати метров, должна повышаться линейно по мере удаления в глубь от поверхности. Этот вывод он сделал, исходя из теоретических соображений по аналогии с тем, что уже наблюдалось в скважинах и шахтах в обычной земной коре. Такое повышение температуры казалось вполне естественным. Ведь из глубин земли к её поверхности поступает в среднем постоянный для всего земного шара поток тепла. Такой же поток, казалось бы, должен проходить и через лёд ледникового покрова. Значит, температура в толще ледника должна повышаться при продвижении вглубь. Повышение приблизительно равно 2,5 градуса на сто метров глубины. Это так называемая геотермическая ступень. Именно такой температурный градиент наблюдается при измерениях в скважинах и шахтах в обычных горных породах.
Но ведь лёд не совсем обычная горная порода, он плавится при нуле градусов. Значит, даже при температуре поверхности льда минус 50 градусов в леднике толщиной два километра температура у его ложа уже должна равняться температуре плавления льда. А при толщине ледника в четыре километра? В 1955 году только один человек, крупнейший исследователь льдов Арктики, профессор Московского университета Николай Николаевич Зубов, задал вслух этот вопрос и нарисовал картину гипотетического (не антарктического) ледникового каравая, верхней частью которого является лёд, а сердцевиной — «смесь воды со льдом, в которой идут сложные процессы» (так осторожно написал Н. Н Зубов). Но такая «линза» воды толщиной два километра и диаметром в тысячу с лишним со слоем льда над ней ещё в два километра, которая получалась из представлений Зубова, казалась настолько нереальной, что других желающих высказаться в этом же направлении не нашлось. Было ясно, что дальнейшие мысленные построения должны идти на основе какой-то новой модели процессов переноса тепла в этом огромном леднике.
Однако именно в это время появились первые сведения о распределении температуры в толще ледникового покрова Антарктиды. Они были получены измерениями в скважине глубиной сто метров, пробурённой норвежско-английско-шведской экспедицией в одном из ледников Антарктиды. Температура в скважине на глубине около пятнадцати метров была близка к минус 20 градусам, то есть к средней за много лет температуре воздуха в этом месте. Это «устраивало» всех. Однако, к всеобщему удивлению, эта температура почти не повышалась по мере углубления от поверхности, несмотря на то что общая толщина ледника была ненамного более ста метров и конечно же температура льда у его дна должна была равняться температуре морской воды, в которой ледник плавал. А уж эта-то температура измерялась много раз. Она не может быть ниже минус 2. иначе вода замёрзнет.
Пробурили ещё скважину, но уже на склоне ледникового каравая, сползающего по суше. Опять загадка: ниже пятнадцати метров температура с глубиной не повышалась, а понижалась. Вспомнили, что в 20-х годах в Гренландии такой же ход температуры по мере удаления вглубь уже был получен и назван по имени обнаружившего его исследователя «эффектом Зорге». Зорге считал, что это законсервированная температура прошлых более холодных лет, то есть эффект, обусловленный потеплением климата в полярных широтах.
