Появление статьи Ридли, его сотрудничество с Робином и мой приезд в Полярный институт им.Р.Скотта по приглашению Робина для совместной работы послужили хорошим поводом организовать в Кембридже рабочее совещание с обсуждением проблемы существования этого озера. Именно в это время мы впервые назвали его Востоком, подчеркнув, что оно находится и под станцией Восток. Это название прижилось, хотя нигде официально не утверждено.
Вопросов для обсуждения накопилось немало. Оставалось сомнение в том, что озеро существует именно как озеро, т.е. в нем достаточно толстый слой воды, и лед не лежит на слое жидкой ледниковой грязи. Ведь лед над озером - это ледник, пришедший к нему от ледораздела, который расположен хоть и близко, но все же в ста с лишним километрах. Он приближается к озеру и проходит над ним сверху со скоростью 3 м/год. А это значит, что ледник постоянно несет в озеро и откладывает благодаря таянию у дна моренный материал в виде ледниковой грязи.
Средняя величина "шероховатости" подледникового ложа в Центральной Антарктиде на отрезках, близких к 200 км (примерная длина подледникового озера), была оценена тогда в 500 м. Поскольку по всей этой длине радиолокационные отражения от дна ледника показали водную поверхность, можно с достаточной уверенностью считать, что под ней "спрятан" рельеф дна той же шероховатости, т.е. с глубинами до 500 м. (Конечно, в том случае, если бы ледник не заполнял озеро ледниковой грязью.)
Мои расчеты показали, что за время существования оз.Восток ледник смог принести в него около 100 м ледниковых отложений, даже у берега, на который он наползает в первую очередь. Следовательно, есть много свидетельств тому, что озеро до сих пор существует, и средняя толщина воды в нем - несколько сотен метров. С этими результатами мы с Робином пришли на первое рабочее совещание по оз. Восток, которое состоялось в ноябре 1993 г. в помещении Британской антарктической службы в Кембридже.
Кроме сотрудников самой службы и Полярного института им.Р.Скотта в нем принял участие Ридли (Миллардская космическая лаборатория, Лондон) и Капица. Совещание согласилось с нашими выводами о том, что скорость осадконакопления в оз.Восток так мала потому, что оно расположено очень близко к ледоразделу и скорость движения ледника, проходящего через озеро, тоже мала. Другие "озера", которые находятся в более отдаленных от ледораздела и быстро движущихся частях ледникового щита, могут быть заполнены до краев такими отложениями (ледниковой грязью), как это обнаружено бурением до дна ледяных струй Западной Антарктиды.
И все же в отчете этого совещания говорилось, что глубина слоя воды в озере пока неизвестна (где-то между несколькими десятками и первыми сотнями метров), хотя вопрос о его существовании уже близок к положительному решению. Подчеркивалось, что второе отражения от ложа ледника, которое Капица интерпретировал как отражение от слоя осадочных пород, могло прийти от нижней границы слоя воды под ледником, поэтому данные сейсмики в районе озера должны быть пересмотрены.
Через год в Риме проходило очередное совещание SCAR, где по предложению российской делегации уже обсуждался феномен под условным названием "озеро Восток". Обсуждение было вызвано тем, что со станции Восток уже около 30 лет ведется бурение льда с отбором керна, принесшее исключительные научные результаты [Котляков В.М., Николаев В.И., Барков Н.И., 1987]. К тому времени уже было пробурено более 3500 м из предполагаемых 3750 м толщи ледника.
Было решено продолжить бурение на станции Восток, но так, чтобы бур не проник в озеро и не загрязнил его, пока не будут проведены оценки возможного влияния такого проникновения и разработаны безопасные методы.
 | | Рис.4.
Предполагаемое строение подледникового озера типа Восток: 1 - замкнутое углубление в подледниковом рельефе, 2 - нижняя поверхность ледника, 3 - толщина ледника, 4 - моренный материал и ледниковая муть, переносимые ледником к дну озера, 5 - верхняя поверхность ледника, 6 - поверхность ледника, поддающаяся визуальному обнаружению с самолета ("озеро Робинсона"), 7 - линии тока льда, 8 - вода озера, 9 - слой седиментации на его дне. |
В 1995 г. я снова несколько месяцев проработал в Кембриджском университете. Вместе с Робином мы повторно изучили ряд имеющихся в архиве Полярного института лент с записями отражений от дна ледника, а также нашли пленку, содержащую более ста отдельных кадров, показывающих положение и форму отраженных от нижней поверхности сигналов.
Большинство из них оказались четкими и резкими, их Робин и посчитал отражением от границы раздела вода-лед. Следовательно подо льдом действительно было озеро почти по всей длине этого галса - от станции Восток и далее почти на 250 км на северо-запад. И только в одном месте, где-то в средней части записи, отраженные импульсы внезапно стали слабее и шире. По-видимому, здесь подо льдом был остров или полуостров, который пересекал самолет.
Но главное - интервалы между сигналами, отраженными от верхней и нижней поверхностей льда, а, значит, и толщина ледника в разных местах озера была неодинаковой. Она увеличивалась от 3700 м у южного края озера, вблизи станции Восток, до 4100 м у северного берега.
Эти данные мы сопоставили с данными Ридли о высоте поверхности. Оказалось, что близкая к 3500 м у станции, т.е. у южного конца озера, она постепенно увеличивается к северу на 50 м.
Более того, изолинии высот ледяного покрова над озером оказались параллельны друг другу и перпендикулярны к длинной оси озера. Другими словами, это не просто толстый озерный лед, но лед движущийся, растекающийся по озеру вдоль его длинной оси, т.е. ледник плавающий, а, значит, шельфовый. Только этот ледник не имеет края, обрывающегося в открытое море; правильнее называть его гигантским "внутренним" шельфовым ледником. Разница в его толщине обусловлена именно сопротивлением растеканию.
Анализ показал, что неодинаковая толщина и высота поверхности ледяного покрова под озером дает возможность оценить среднюю плотность воды в подледниковом озере, а значит, и ее соленость. Если выделить в плавающем ледяном покрове толщиной h вертикальную колонку, то условие ее гидростатического равновесия можно записать в виде
 i*h = w[h - (Hs - Hw)].
Здесь i, w - средняя по толщине плотность льда и плотность воды в озере; Hs, Hw - абсолютные уровни поверхности ледяного покрова и свободной поверхности воды в озере, в которой плавает ледник (до высоты Hw поднялась бы вода в скважине, будь она реально пробурена).
Тогда, считая, что при растекании шельфового ледника изменяются лишь величины h и Hs, условие равновесия можно переписать в дифференциальной форме:
![$\frac {dH_s} {dh} = \Bigl[ 1 - \frac {\rho_i} {\rho_w} \Bigr]$](https://images.geo.web.ru/pubd/2001/06/29/0001160677/tex/formula1.gif)
Это выражение говорит о том, что если для разных частей ледника с разными уровнями высот поверх ности и толщиной построить график, на котором по оси абсцисс будут отложены толщины ледника h, а по оси ординат - соответствующие этим толщинам высоты поверхности Hs, то для шельфового ледника такие зависимости будут иметь вид прямых линий, угловые коэффиценты которых зависят лишь от отношений средних плотностей льда и воды озера. Но так как средняя плотность льда нам известна, можно определить плотность, а значит и соленость воды в озере, не проникая в него.
Поместив экспериментальные точки для ледяного покрова над оз. Восток на график в отмеченных выше координатах, я обнаружил, что они действительно расположены по прямой, лежащей близко к линии, соответствующей пресной воде в озере. Так был сделан вывод о том, что вода в озере пресная или очень мало соленая (по сравнению с обычной морской водой) [Kapitsa A.P., Ridley J.K., Robin G Q.de at al., 1996.
Полученные данные позволяют также определить высоту (уровень) свободной поверхности воды Hw, в которой плавает этот ледяной покров. Оказалось, что она на 3100 м выше уровня моря, т.е. вода озера не имеет прямого контакта с океаном, окружаюшим со всех сторон Антарктиду. И еще, если считать ледник шельфовым, то в оз.Восток, т.е. в подледниковой, заполненной водой пещере под станцией Восток должны существовать течения. Они обусловлены различием высоты нижней границы этого ледника в разных его частях и подобны той циркуляции, которая хорошо изучена, например, для подледниковой, заполненой водой пещеры под шельфовым ледником Росса. В этом случае можно ожидать подъема воды у одной стороны озера и опускания водных масс у другого его конца с возникновением соответствующих горизонтальных течений противоположной направленности у верхней и нижней границ. Это может не только существенно повлиять на жизнь в озере, но и сделать ее неодинаковой в разных местах, что должно учитываться при выборе мест поиска, если при первом контакте с озером жизнь в нем не обнаружится.
На втором совещании по проблемам оз.Восток в Кембридже в 1995 г. главным стало обсуждение вопроса о жизни в озере и мерах предосторожности, которые должны быть приняты, чтобы его не загрязнить биологически.
Российский микробиолог С.С.Абызов в результате исследований керна из глубочайшей в Антарктиде скважины на станции Восток показал, что микроорганизмы существуют в состоянии анабиоза во льду вплоть до самых глубоких горизонтов [Абызов С.С., Липенков В.Я., Бобин Н.Е. и др., 1993. Пока считается, что жизнь, которая может быть найдена в воде озера или его донных отложениях, тоже ограничена микроорганизмами. При этом ни один из них, известных сейчас, не смог бы существовать достаточно долго в этой воде. Однако вполне возможны бактерии, которые находятся в самых близких к воде озера слоях льда, где он уже частично плавится, и которые могут быть оживлены, когда озерная вода войдет в нижнее устье скважины и проникнет в его стенки. Здесь уместно вспомнить историю бурения на Востоке.
 | | Рис.5.
Детали поверхностного рельефа ледника над оз.Восток. |
Назад | Вперед
|
