Антарктида потихоньку разваливается: как изучение льда может спасти планету
Что антарктическое подледниковое озеро Восток может рассказать о глобальном потеплении? Гляциолог и полярник Алексей Екайкин каждый год проводит почти три месяца в Антарктиде, изучая климат прошлого и ища ключ к пониманию климатических процессов настоящего и ближайшего будущего. Совместно с платформой «Теории и практики» публикуем его рассказ о том, чем нам грозит глобальное потепление, почему исследовать озеро — сложно и дорого и что оно может рассказать о других планетах.
Наука и методы
— Зачем ученые исследуют лед?
— Изучение льда помогает узнать, каким был климат на Земле в далеком прошлом. Слои льда накапливаются один за другим на протяжении сотен тысяч лет. Так что, пробурив глубокую скважину, можно узнать, какими были температура и состав атмосферы в те годы. Другое направление, которым занимаются микробиологи, — поиск древних бактериальных форм жизни. В вечной мерзлоте можно обнаружить родственников современных бактерий и узнать больше об их эволюции.
— Как технически осуществляются исследования климата на основе изучения льда? Что именно делают гляциологи, чтобы получить знания о палеоклимате?
— Сначала лед нужно добыть. Для этого надо пробурить глубокую скважину, и это довольно сложная с технической точки зрения история. Бурить лед намного тяжелее, чем гранит.
Лед — это вязкая жидкость. Без присмотра ледяная скважина очень быстро зарастает. Приходится очень стараться, чтобы сохранить ее в рабочем состоянии.
Бурением занимаются отдельные специалисты — сотрудники Санкт-Петербургского Горного университета. Добыв лед с большой глубины, они передают его гляциологам в виде так называемых кернов (цилиндров льда). Зная глубину, с которой добыт керн, ученые могут рассчитать его возраст. Они соединяют множество кернов друг с другом и получают длинный ледяной столб — своего рода материальный таймлайн, позволяющий узнать о динамике климатической ситуации на планете. Этот столб хранится в кернохранилище разрезанным на части.
Ученые исследуют каждую его часть разными способами (методов исследования — десятки).
Изотопный анализ помогает выяснить среднюю температуру в далеком прошлом. Он основан на измерении концентрации различных типов молекул. Изотопный состав льда и воды зависит от условий, при которых формировались осадки: чем ниже температура, тем меньше будет тяжелых молекул. Хотя физика процесса довольно сложная, в итоге получается довольно простая линейная зависимость.
А изучение пузырьков воздуха, находящихся внутри керна, позволяет определить состав атмосферы.
— Знания о климате прошлого позволяет прогнозировать, как климат будет меняться в будущем?
— Именно ради этого все работают. Сейчас климат на Земле очень сильно меняется. Сформировать прогноз даже на конец нашего века очень трудно, но ученые все-таки пытаются. Для этого используются сверхсложные модели, учитывающие множество факторов. Чтобы понять, верны они или нет, нужны данные, которые позволят их протестировать. Как раз для этого используется информация о палеоклимате.
Кроме того, изучение климата прошлого позволяет обнаружить исторические аналоги нынешней ситуации. Мы живем в теплую эпоху — межледниковье, но, к примеру, 120 тысяч лет назад климат был теплее, чем сейчас. Изучая этот период, можно рассчитать уровень моря, общий объем льда на Земле и предсказать, какими будут эти параметры при дальнейшем потеплении в будущем.