|
«Русский репортер» №3 (232) / 26 янв 2012, 00:00 Россия Досье:
Григорий Тарасевич В январе журнал Nature опубликовал список самых значимых научных событий, которые должны произойти в наступившем году. В одном ряду с запуском нового марсохода и строительством гигантского радиотелескопа стоит бурение льда на российской антарктической базе. Вполне вероятно, что к моменту выхода этого номера ученым уже удастся добраться до озера Восток — самого загадочного водоема на планете
Когда летом температура воздуха доходит до тридцати пяти ниже нуля, здесь говорят: «Стало тепло». А зимой может быть и минус шестьдесят, и минус семьдесят. 21 июля 1983 года тут зафиксировали самую низкую температуру на планете: −89,2 °C.
Высота над уровнем моря — три с половиной километра. Только из-за холода дышать еще труднее, чем в горах. Это значит, что очень крепкие люди передвигаются как в замедленной съемке. Ящик, который в кейптаунском порту поднимал один человек, с трудом тащат двое.
Говорят, что акклиматизация здесь может продолжаться от недели до двух месяцев и сопровождается головокружением, носовыми кровотечениями, потерей сна, рвотой, болью в суставах и прочими кошмарами…
Это описание российской станции «Восток». Пишу я его с чужих слов. Мне бы очень-очень хотелось увидеть все это своими глазами. Ведь именно там бурят отверстие в иную реальность — к озеру Восток, которое последние 15 миллионов лет изолировано от внешнего мира. Я готов смириться и с морозом, и с акклиматизацией, и даже с болью в суставах. Но глава российской антарктической экспедиции Валерий Лукин отвечает категорически:
— Я принял решение: в этом году на станции «Восток» не будет ни одного представителя средств массовой информации. Ни одного!
Мы сидим в его кабинете в знаменитом питерском учреждении под названием Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ), которое руководило всеми полярными экспедициями СССР и России. На столах и полках макеты кораблей, фарфоровые пингвины. На стене огромная карта Антарктиды с часами, показывающими время на каждой из российских станций: «Новолазаревской», «Беллинсгаузене», «Молодежной», «Прогрессе», «Востоке»…
— Но почему же?! — почти в отчаянии спрашиваю я.
— А я объясню, — уверенно и добродушно отвечает Лукин. — Во-первых, туда многие хотят поехать. И российские журналисты, и зарубежные. Кому же мне отдать предпочтение?! Проще не пускать никого, чтобы не было обид. Во-вторых, там будет негде жить. Зимовать на «Востоке» остаются 12 человек, прибывает новая смена — это еще 12 человек, плюс 10 человек сезонного состава, то есть 34 человека. Это предел.
— А так хотелось…
— Я вас прекрасно понимаю. И потом, давайте я уж так, открытым текстом вам скажу: груз, который может взять самолет на станцию, сильно ограничен. Этими рейсами завозятся свежие продукты, которые боятся мороза. Один человек эквивалентен примерно ста килограммам картошки. Пиво — и то надо завезти, чтобы люди раз в неделю после бани могли по бутылке выпить. Вы сможете уговорить зимовщиков, что ваше присутствие там важнее?!
Представляю себе человека, который год сидит на станции, отрезанной от всего мира. Если выбор будет между моей персоной и мешком картошки или тем более ящиком пива, боюсь, он окажется не в мою пользу.
Новости с «Востока» поступают только через пресс-службу ААНИИ. Даже полярникам настоятельно рекомендовано самим информацию не распространять. «В виду особой важности предстоящих на станции событий, за которыми будут следить из высших сфер, я не уполномочен ничего писать об этом, поэтому путевых заметок не будет» — такова последняя запись в «ЖЖ», сделанная гляциологом Алексеем Екайкиным, который сейчас находится в Антарктиде.
Что это за «высшие сферы», не совсем понятно — сомневаюсь, что речь идет о мировом космическом разуме, скорее о российских властях. Успешное бурение в Антарктиде станет доказательством нашего научно-технического авторитета, особенно после провалов космических экспедиций. Так и представляется Владимир Путин, позирующий фотографам возле буровой установки. Холодно, конечно, зато рейтинг как поднимется!
Но, увы, я не Путин и даже не Артур Чилингаров. Единственное, что утешает: мною написан не один десяток статей о космосе, хотя я ни разу не побывал за пределами земной орбиты. Будем считать, что озеро Восток — примерно то же самое, что какой-нибудь кратер на Марсе. Тем более что это не так уж далеко от истины. География не кончилась
«Конец науки» — так называлась книга американского публициста Джона Хоргана, вышедшая в 90-е годы. Основная ее идея сводилась к тому, что во многих областях знания картина в целом уже ясна и никаких глобальных открытий не предвидится. Ученым остается лишь «подчищать» детали.
Самый характерный пример — география. Уже известны все материки, горные хребты, проливы и каньоны. Планета заснята из космоса с точностью до метра. Максимум, на что могут рассчитывать географы, — это обнаружить неизвестную речушку где-нибудь в бразильской глуши или определить химический состав какой-нибудь богом забытой скалы.
И кто мог подумать, что на Земле найдется гигантское озеро, о котором еще полвека назад никто не подозревал?! Гипотезу о том, что под толстым слоем льда могут находиться незамерзшие озера, выдвигал еще в конце XIX века знаменитый анархист князь Петр Кропоткин. Более поздние расчеты показали, что такое вполне возможно. Нижние слои льда с одной стороны подвергаются колоссальному давлению, а с другой — получают тепло из недр Земли. Почему бы тогда льду не расплавиться и не образовать какой-нибудь водоем? Тем более что вода останется жидкой даже при температуре ниже нуля — из-за высокого давления.
В конце 50-х годов в Антарктиде оказался географ Андрей Капица — сын нобелевского лауреата и брат знаменитого популяризатора науки. Он провел сейсмологические замеры в центральной части материка. После их обработки возникло подозрение, что между льдом и горными породами есть прослойка воды толщиной чуть ли не в четыреста метров и протяженностью в сотни километров.
Так было сделано самое крупное географическое открытие Новейшего времени — найдено озеро Восток, которое по своим размерам сопоставимо с Ладожским. Ничего подобного на планете не находили никогда. География явно не кончилась.
Окончательные доказательства его существования были приведены в 1996 году журналом Nature — самым авторитетным научным изданием планеты. Под статьей «Большое глубокое пресноводное озеро подо льдом в центральной части Восточной Антарктиды» стоят имена двух российских географов — Андрея Капицы и Игоря Зотикова, — а также нескольких британских ученых.
Сейчас про это озеро известно многое: его объем больше шести тысяч кубических километров, давление больше четырехсот атмосфер, температура воды примерно минус два-три градуса и т. д. Но все это лишь результаты расчетов. Никто и никогда пока не прикасался к воде этого мистического озера, скрытого под тремя с половиной километрами льда.
Добраться непосредственно до воды — еще одна научная сенсация. И, скорее всего, она случится в январе этого года. Может быть, уже случилась. Антарктическая гонка
Иногда в науку вмешивается случай. Станцию «Восток» основали советские полярники еще в 1957 году. Бурить начали в 70-х. Ученых интересовали пробы льда на разных глубинах: по этим образцам можно реконструировать климат за многие тысячелетия. Наши бурильщики, может, не такие крутые с виду, как герой Брюса Уиллиса в «Армагеддоне», но зато куда более профессиональные.
И так уж получилось, что именно под нашей станцией «Восток», именно под российской скважиной обнаружилось гигантское озеро. К тому моменту, когда его существование было признано всей мировой наукой, скважина уже достигла глубины в три километра. Стало очевидно, что Россия будет первой страной, которая сможет добраться до этого уникального объекта.
У других держав, проводивших исследования в Антарктиде, данный факт, естественно, вызвал досаду. Особенно их смущало, что Россия оказалась на пороге масштабного открытия как раз в те годы, когда вся российская наука переживала развал и упадок. Больше всех расстроились США.
— Американцы всегда и во всем стремятся быть первыми, поэтому ситуация с нашим проникновением в озеро Восток никак их не устраивала, — вспоминает Валерий Лукин. — Ситуация была похожа на лунную гонку середины 60-х годов, когда космические программы США и СССР встретились в остром соперничестве за право первенства в высадке человека на Луну. Тогда выиграли американцы. В данном случае я горжусь тем, что первыми будем мы.
Обогнать Россию оказалось не так просто. Американцы попробовали создать более быструю технологию бурения льда. Был объявлен конкурс, победителем которого стала технология, по которой вместо бура использовалась вода, разогретая до +90 °С. Выглядело убедительно, но оказалось, что для такого бурения нужна электростанция, дающая как минимум 1 МВт энергии, а скорее всего, намного больше. В антарктических условиях это было не очень реально.
Энергия — не единственная проблема американской технологии. Поток горячей воды, прорвавшийся в реликтовое озеро, делает большинство исследований бессмысленными.
— Меня пригласили на презентацию этого проекта, — вспоминает Валерий Лукин. — И я спрашиваю у американского микробиолога Джона Прискю: «Джон, тебя интересует именно биоразнообразие этих вод?» Он: «Конечно, это же самое главное». Я говорю: «А ты хочешь изучать микроорганизмы в воде или суп из этих микроорганизмов?»
В итоге американцы потеряли интерес к Востоку и переключились на более мелкие подледные озера и реки, благо к тому моменту их в Антарктиде пооткрывали большое количество.
Но тут в российские планы вмешались европейцы с международными экологическими организациями. В 2004 году все в том же журнале Nature появилась статья, где доказывалось, что ни в коем случае нельзя допустить, чтобы русские добурились до озера Восток. Главный аргумент: слишком велик риск загрязнения воды, которая миллионы лет не соприкасалась с окружающим миром.
В скважине в качестве заливочной жидкости используется смесь авиационного керосина и фреона объемом более 60 тонн. Звучит пугающе. Наши бурильщики принялись объяснять мировому сообществу, что ничего страшного в этом нет и риск загрязнения озера близок к нулю. Попутно технология дорабатывалась до полного экологического идеала и испытывалась на других ледниках. Обещано, что «контакт заливочной жидкости с реликтовой водой озера будет регистрироваться только в стволе скважины, площадь которой составляет 0,014 кв. м, и заливочная жидкость никак не сможет распространиться под ледяным покровом».
Честно говоря, я немножко боюсь спрашивать Лукина о том, чем закончился этот скандал. Люди мерзли, люди рисковали, люди работали сутками, а тут «опасность загрязнения объекта» — и все бурильные работы приостановлены на неопределенный срок.
Но спросить все-таки надо.
— Скажите, а какова сейчас позиция экологов?
Лукин отвечает спокойно и, кажется, даже с удовольствием:
— В 2010 году мы представили так называемую заключительную всестороннюю оценку воздействия на окружающую среду. Ответили на все вопросы. Есть такая гринписовская контора — Коалиция Антарктики и Южного океана. Так вот они нам с глубоким прискорбием сообщили, что Россия, полностью выполнив все требования, может делать что хочет.
— То есть теперь к вам претензий нет?
— Не-а, — улыбается Лукин.
Впрочем, не стоит думать, что международная конкуренция в Антарктиде имеет такой уж звериный оскал. Нравы там куда мягче, чем в остальных частях земного шара, где пугают друг друга системами ПРО и прочими «Тополями». Я листаю книжку «Человек на ледяном континенте», выпущенную во времена махрового застоя — в 1976 году. На фотографии станция «Восток». И на фоне антенн и буровых установок под флагом СССР совершенно спокойно развивается флаг США.
Антарктида больше напоминает космическое пространство, где на одной станции могут мирно уживаться космонавты из разных стран. Думается, что, когда пробы воды наконец будут получены, к изучению подключатся лаборатории всего мира. Сенсации на много лет
Я пытаюсь представить, что чувствуют сейчас обитатели станции «Восток» и их коллеги, оставшиеся в Петербурге и Москве. Толщина льда над озером — 3750 ± 20 метров. С учетом этих «плюс/минус» получается, что минимальное значение — 3730 метров. Этой глубины бурильщики достигли уже в начале января, когда вся Россия отдыхала и справляла Рождество. То есть исторический момент проникновения в озеро может случиться в любой день, в любой час.
— Как вы узнаете, что добрались до воды? — интересуюсь у Лукина.
— Об этом сообщат наши датчики. Один из них определяет электропроводимость — он тут же проинформирует о контакте с водой. Еще есть датчик, который измеряет момент движения буровой коронки. Ну, вы понимаете, когда контакта со льдом не будет, начнется просто прокручивание. Естественно, возникнет резкий перепад давления, о чем мы тоже получим сигнал.
Перепад давления меня тоже беспокоит. По расчетам ученых, давление внутри озера Восток — примерно 400–500 земных атмосфер. Представляется жутковатая картина: из-подо льда начинает с бешеной силой бить нескончаемый фонтан воды, который сносит к черту станцию «Восток» со всеми ее обитателями. Достойный сюжет для фильма-катастрофы. Лукин успокаивает меня:
— Никакого эффекта гидроудара быть не может. Скважина же не пустая, в ней жидкость — смесь керосина и фреона. По плотности она практически эквивалентна льду.
Дальше Валерий Лукин рассказывает о плане работ на скважине. Из него следует, что Восток еще долго будет кормить информационными поводами меня и моих коллег по научной журналистике. По крайней мере несколько лет.
В планах на этот сезон — лишь добраться до границы воды и льда. Независимо от того, получится это или нет, в начале февраля все работы будут прекращены: в Антарктиде наступит осень.
— Будет контакт — все, остановили и выдернули. Дальнейшее проникновение или попытка взять пробу повлечет за собой загрязнение воды керосином и фреоном. Этого мы никак не можем допустить, — объясняет Лукин.
За счет эффекта недокомпенсации давления вода из озера поднимется по скважине на несколько десятков метров. Там она замерзнет, закроет скважину ледяной пробкой и будет спокойно ждать следующего антарктического лета. В декабре 2012 года ученые снова приедут на станцию «Восток», разбурят свежий лед, полученный непосредственно из озерной воды, и отдадут его для анализа геохимикам, кристаллографам и микробиологам. На этом работы опять прекратятся. Реальное проникновение в озеро произойдет лишь в сезоне 2013–2014.
— Разработан и изготовлен так называемый транспортировочный узел, который по своей форме полностью соответствует буровому снаряду. В нем будут установлены сменные модули: гидрофизический и биохимический зонды, пробоотборник, — рассказывает Лукин.
Для спуска зондов внутрь озера решено выбрать средство банальное, но проверенное — миллиметровый трос, с помощью которого рыбаки ловят акул и тунцов. А рядом с простыми технологиями — продвинутые. К примеру, лебедка приводится в движение без какого-либо соединения с двигателем.
— Момент вращения передается с помощью специальных магнитных жидкостей, — говорит Лукин. — Все это конструировалось и делалось в Петербургском институте ядерной физики. Там много ситуаций, когда нельзя организовать прямое механическое соединение с какими-то радиационными помещениями, а надо передавать какие-то физические импульсы — вращение или еще что-нибудь.
Когда Лукин начинает описывать свою аппаратуру, у меня возникают упорные ассоциации с космическими модулями, запускаемыми к другим планетам. Аналогия уместная. Предполагается, что опыт исследования антарктического озера будет использоваться при изучении Европы (спутник Юпитера) и Энцелада (спутник Сатурна), где, скорее всего, есть подледные океаны жидкой воды, а возможно, и жизнь.
Если все пойдет по плану, то через два года в озеро Восток опустят приборы, которые измерят давление, температуру, химический состав и многое другое. На одном из зондов установят видеокамеры, способные «смотреть» во все стороны (что именно надеются увидеть ученые, не совсем понятно, но в любом случае стоит ждать завораживающих кадров).
Два лазера, работающие на разных длинах волн, будут пытаться найти в воде молекулы, свидетельствующие о существовании жизни, например аминокислоты. Если это получится, значит, жизнь в озере есть или по крайней мере была. Но самые большие надежды биологи возлагают на образцы воды, которые соберет пробоотборник.
— Они не замерзнут, пока их будут по скважине тащить?
— Все продумано. Там есть специальные нагревательные элементы, которые будут поддерживать температуру, — поясняет Лукин.
— Нет ли риска, что с образцами воды из озера достанут какую-нибудь инфекцию, опасную для человека? — спрашиваю я.
Это очень распространенная страшилка: жуткий вирус, вырвавшийся из недр Антарктиды, поражает человечество. Отмороженные ученые, куча трупов, Лос-Анджелес в панике… Голливуд обязательно должен снять на эту тему что-нибудь высокобюджетное.
Если уже не снял.
Лукин настроен спокойно:
— Поверхность зондов будет тщательно обеззараживаться. Не волнуйтесь. Есть проверенные технологии. Для деконтаминации мы используем гамма-излучение и озон…
Миллилитры жидкости из озера Восток станут таким же культовым объектом для десятков лабораторий, как некогда образцы лунного грунта, доставленные на Землю советским аппаратом. Правда, в случае с Луной образцами дело не ограничилось, и вскоре американские астронавты уже щупали спутник своими руками. Интересуюсь, есть ли планы по погружению человека в озеро Восток.
— Нет. Нечего ему там делать, человеку, — с некоторым удивлением отвечает Лукин. — Я считаю, что это никому не нужно. Мы такой задачи перед собой не ставим, по крайней мере на ближайшие 10–15 лет…
Вот. Появилось еще одно оправдание моего отсутствия на станции «Восток». Мне все равно не удалось бы попасть внутрь озера. И даже у Путина с Чилингаровым нет на это шансов. Есть ли жизнь на Востоке?
Бурение — это, конечно, очень круто, важно и фундаментально. Но один из самых главных вопросов — это есть ли жизнь в озере Восток или нет? А если есть, то какая? И окончательный ответ на него будут давать вдали от экстремальных морозов — в теплых и благоустроенных лабораториях.
В числе первых готовятся принять пробы воды из озера в Петербургском институте ядерной физики, где, несмотря на название, работает довольно сильная команда молекулярных биологов.
Допытываюсь у руководителя исследовательской группы Сергея Булата, каковы же шансы обнаружить в воде Востока нечто живое. Все-таки давление, температура, отсутствие солнечного света…
— Давление 400 атмосфер — это некритично. В Марианской впадине побольше будет, а жизнь там существует. И температура минус два-три градуса для бактерий тоже нормально. Про отсутствие света я уже не говорю — микроорганизмы без него прекрасно могут обходиться, — объясняет Булат.
— Так в чем же проблема?
— В кислороде. Понимаете, согласно расчетам, в воде озера его очень-очень много. Где-то 700–1300 миллиграммов на один литр. Кислород — весьма реактивная молекула. Если вы возьмете кислородный баллон и будете пропускать газ через воду, то при концентрации в 70 миллиграммов на литр все бактерии погибнут. А тут в 10–20 раз больше! В этих условиях известные нам организмы жить не могут. Если в озере обнаружится жизнь, то она будет совершенно необычной для нашей планеты. Мы между собой иногда называем ее внеземной…
Снова космическая метафора. Такое впечатление, что озеро Восток находится не на поверхности Земли, а где-то в окрестностях Марса или Юпитера. И так же, как в случае с Марсом, на вопрос, есть жизнь или нет, наука однозначно ответить не может. Сейчас скважина уже дошла до той части ледника, которая образовалась в результате замерзания верхних слоев озера. Ученые пытаются понять, есть ли там какие-либо организмы или нет. Данные противоречивые.
Отечественные биологи, изучив образцы, утверждают, что микроорганизмов в них очень мало, среда почти стерильна. Американцы, обследовав те же самые пробы, пришли к выводу, что количество микробов исчисляется сотнями, а то и тысячами на миллилитр. По их мнению, у российских ученых слишком высокие требования к чистоте, и при подготовке образцов они просто перебили все живое. Наши в ответ подозревают американцев в том, что они случайно занесли микробов из лаборатории.
Впрочем, даже если обнаружить микроорганизмы в озерном льду или в верхних слоях воды не удастся, это еще не будет означать, что озеро мертвое. Гипотетические микробы должны питаться за счет минералов — подобные виды науке известны. А в верхних слоях озера минерализация очень слабая, логичнее искать жизнь ниже. К тому же на дне могут существовать геотермальные источники, которые тоже способствуют процветанию разных тварей.
— Толщина воды под скважиной — свыше шестисот метров. И гораздо больше шансов обнаружить жизнь ближе ко дну, у грунта, у осадочных пород, — объясняет Булат.
Многое зависит от происхождения озера. По одной из версий, на его месте до оледенения была суша. Вода появилась уже после того, как континент покрылся ледовым панцирем. Тогда вероятность найти нечто живое невелика. Другая теория гласит, что озеро существовало уже в те времена, когда нынешняя Антарктида была теплым и жизнерадостным местом. Тогда у организмов, обитавших в воде, было больше возможностей адаптироваться.
Вопрос о том, насколько сильно могли эволюционировать бактерии в подледном плену, тоже не до конца понятен. Считается, что Восток покрылся льдом и потерял связь с внешним миром примерно 14–15 миллионов лет назад. С одной стороны, для бактерий, некоторые виды которых мало изменились за три миллиарда лет, это не такой уж большой срок. Но с другой… За куда меньшее время из невнятной обезьяны эволюция сумела изготовить человека, способного бурить лед и заниматься молекулярной биологией. Да и сами бактерии проявляют порой чудеса приспособляемости, за несколько лет обучаясь не бояться наших антибиотиков.
— Скажите, а если никой жизни в Востоке не найдут, для вас это будет большим огорчением? — интересуюсь я у Сергея Булата.
— На Земле нет ни одной экологической ниши, где бы ни обитали бактерии. Они могут жить без кислорода, без света, при высоких температурах, чуть ли не в соляной кислоте обитают. И если никакой жизни в озере Восток нет, то это тоже научное открытие, заключающееся в том, что будут выявлены условия, непригодные для жизни на Земле, а значит, и на других ледяных планетах.
|
