Юный техник, 2008 № 02 - Журнал «Юный техник»

В 1964 году полярный исследователь Андрей Капица, сын знаменитого академика Петра Капицы, провел вместе с коллегами первое сейсмическое зондирование в районе станции «Восток». На поверхности ледника был произведен взрыв с регистрацией прохождения сейсмической волны сквозь ледовую толщу туда-обратно.

При этом исследователи зафиксировали не одну, а две волны отражения, что свидетельствовало о существовании между толщей льда и горной породой континента некой прослойки. Правда, А. Капица тогда не поверил, что прослойку могут образовать воды огромного озера, и решил, что второе отражение дают некие осадочные породы.

Еще одну попытку определить «что есть что» предприняли в 70-е годы XX века специалисты США и Великобритании. Они провели с самолета радиолокационное зондирование ледяного щита Антарктиды, в том числе и в районе станции «Восток». Характер сигнала определенно говорил о наличии воды под четырехкилометровым ледяным панцирем, но и тогда никто не рискнул заявить об этом во всеуслышание.

Лишь когда в начале 90-х годов были обнародованы дополнительные данные с европейского спутника ERS-1, ученые рискнули обнародовать гипотезу о существовании огромного озера. Установленные размеры озера впечатляли: в длину оно превышает 280 км, в ширину 50 км, а площадь водного зеркала составляет более 10 тыс. кв. км.

Так был обнаружен водоем, соизмеримый по своему объему с такими известными озерами, как Онежское, Чад и Титикака. Причем главная сенсация заключалась даже не в его размерах, а в том, что воды этого озера не соприкасались с атмосферой, скорее всего, многие миллионы лет. А это значит, что биологический и химический состав воды все это время оставался неизменным.

Начиная с 1995 года, российские специалисты ведут планомерные работы в районе озера Восток совместно с иностранными коллегами. Так с помощью специального радиолокатора с высокой точностью удалось установить очертания береговой линии, промерить его глубины. Согласно последним исследованиям, толщина ледникового покрова озера составляет от 3,7 до 4,35 км. Максимальная глубина самой водной толщи — 1200 м, а в районе станции «Восток» она вдвое меньше.

Очень большие надежды исследователи возлагают на проект глубинного бурения льда. Поначалу эти исследования проводились с целью определения изменений палеоклимата в районе станции. И действительно, ученые получили точные данные об изменениях климата за последние 420 тыс. лет, была получена информация о четырех сменах потепления-похолодания за это время.

А когда исследователи углубились ниже 3543 м, по данным изотопного анализа выяснилось, что там находится лед неатмосферного происхождения. Атмосферные льды образуются в результате выпадения снега, который под собственной тяжестью затем превращается в фирн, а позднее в лед. Но лед из скважины явно образовался из воды.

Схема расположения озера Восток на пятом континенте — обледенелой Антарктиде.

На основании этого Игорь Зотиков предположил, что озеро Восток ведет свою историю со времен существования суперматерика Гондвана. Тогда входившая в его состав Антарктида располагалась куда южнее и не была покрыта льдами. Затем Гондвана раскололась, и Антарктида, сместившись к полюсу холода, покрылась льдом.

По последним данным, толщина озерного льда над водой составляет 210 м, и Зотиков предположил, что это и есть та самая равновесная величина, через которую уже 50 млн. лет не может проникнуть волна холода. А стало быть, с тех самых пор под толщей антарктического ледяного панциря могут существовать еще доисторические формы жизни. Во всяком случае, в керне озерного льда из скважины молекулярные биологи из Петербурга обнаружили бактерию, которая может жить при температуре не ниже +55 °C. Из этого следует, что когда-то воды озера Восток были теплее современных южных морей. Но то было когда-то. Ныне над озером многокилометровый слой льда. Как его одолеть?

Термическую установку для бурения ледового щита создали ученые Санкт-Петербургского горного института.

— Вместо механического бурения турбобурами мы предлагаем плавить лед и горные породы бурами — пенетраторами из специальных композитов, которые можно нагревать до температуры 1700–1800 градусов. При этом окружающие породы оплавляются и отпадает необходимость в стальных обсадных трубах, — рассказал об этой работе ведущий научный сотрудник института Георгий Соловьев.

Нагрев может производиться как постоянным, так и переменным током. Причем для плавления скважины диаметром 60 мм требуется около 5 кВт мощности. А физика нагрева примерно такая же, как у электрической лампочки или электроплитки.

Все это дает очень большой экономический эффект еще и потому, что позволяет обойтись и без традиционной буровой колонны. Пенетратор в данном случае подвешивается на грузонесущем кабель-тросе 4-километровой длины и опускается в скважину при помощи лебедки. Это дало возможность сделать установку весьма компактной, что весьма ценно при транспортировке ее в Антарктиду, где каждый килограмм доставляемого груза, что называется, на вес золота.

Температура льда -57 °C, а вообще морозы зимой в Антарктиде могут достигать и -85 °C. Но даже в этих условиях скорость плавления 6 метров в час.

Впрочем, у некоторых зарубежных специалистов есть сомнения в благополучном завершении работ. По их мнению, есть опасность попадания в озеро современных бактерий или буровых жидкостей. А Джон Приску из Университета Монтана вообще предположил, что в тот момент, когда бур доберется до озера, находящиеся под гигантским давлением газы попытаются вырваться наружу и может произойти взрыв.

Наши ученые, однако, его опасения не разделяют. По их расчетам, давление будет не больше, чем в скважинах для добычи нефти и газа, так что большой беды не будет.

По мере подъема вода в скважине, скорее всего, замерзнет и образует герметичную пробку, исключающую попадание примесей из атмосферы. Извлекая затем из этого льда керны, ученые и смогут провести анализ воды подледного озера.

Публикацию подготовил В. ВЛАДИМИРОВ

ВОСТОК — ЭТО ЕВРОПА?!

Озеро Восток уникально не только для разгадки тайны жизни на Земле, но и для космических исследований.

Как выяснилось, природные условия озера почти полностью совпадают с условиями на Европе — спутнике Юпитера. Судите сами: температура на поверхности Европы -77 °C, а в районе озера 21 июля 1983 года была зарегистрирована самая низкая температура на Земле — минус 89,2 градуса по Цельсию.

По мнению исследователей, схожесть условий на Европе и в районе озера Восток позволяют всерьез говорить о том, что на спутнике Юпитера тоже может быть жизнь. А технологии изучения подледной экосистемы, отработанные в озере Восток, могут затем пригодиться и в космосе.

ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ

СИСТЕМА «МОТОР-КОЛЕСО» вообще-то не новость. Многие карьерные самосвалы имеют электромоторы, вмонтированные прямо в колеса и получающие энергию от дизель-генераторов. А новинка, предложенная американскими конструкторами для военного тягача, состоит в том, что, питая электромоторы, дизельный генератор еще и подзаряжает батарею электроконденсаторов. И когда для ускорения движения или подъема на крутой косогор требуется пиковая мощность, конденсаторы вступают в работу.

«Их использование оказалось эффективные, чем традиционных аккумуляторов, — утверждают конструкторы. — Вдобавок конденсаторная батарея много легче аккумуляторной».

НЕОБЫЧНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ НА ЦЕНТРИФУГЕ провели в Научно-техническом центре Аквитании (Франция). В качестве испытуемых в данном случае выступали образцы почвы, загрязненной различными веществами. С помощью искусственной силы тяжести, превышающей природную в десятки раз, исследователям удалось выяснить, как именно те или иные загрязнения с поверхности проникают в глубь почвы. Всего за несколько минут удалось проследить особенности миграции ядовитых отходов, которая в природе будет длиться не менее 400 лет.

МОРОЖЕНОЕ ОХЛАЖДАЕТСЯ… ЗВУКОМ. Такую новинку предлагает мороженщикам американская компания Unilever. Ее сотрудники использовали термоакустическую систему охлаждения, которую раньше применяли лишь для охлаждения военных радаров. В итоге им удалось сделать легкий мини-холодильник, который может быть встроен в любую тележку, с которой обычно торгуют мороженым.

А поскольку акустический холодильник требует меньше энергии, чем обычный, то заряда небольшого аккумулятора хватит, чтобы обеспечить холод на весь рабочий день.