Первый юбилей

Материк твердой воды

Александр Лисицын
выдающийся ученый-геолог, академик РАН,
главный научный сотрудник Института океанологии им. П.П. Ширшова

К 65-летию первой советской антарктической экспедиции мы публикуем воспоминания Александра Лисицына выдающегося геолога, академика РАН, главного научного сотрудника Института океанологии им. П.П. Ширшова, подготовленные по просьбе редакции журнала ОСК в 2019 году

Этот материал его авторства стал одним из последних, опубликованных при жизни ученого. Александра Петровича не стало 11 февраля 2020 года

В этом году отмечается 200-летие открытия Антарктиды русскими мореплавателями Фаддеем Беллинсгаузеном и Михаилом Лазаревым. Эта новая суровая земля с тех пор стала объектом притяжения для ученых со всего мира. Системно к изучению Антарктики Россия вернулась лишь в середине XX века. Тогда к Южному полюсу Земли снарядили первую советскую антарктическую экспедицию. Эта инициатива дала старт наиболее масштабному исследовательскому проекту, когда-либо осуществлявшемуся в этом неприветливом регионе.

За время реализации программы
к шестому континенту отправилось 37 экспедиций. Советские открытия той эпохи, среди которых обнаружение подледного озера Восток, ставшее крупнейшим географическим открытием современности, оказали сильнейшее влияние на мировую научную мысль, перевернув представления человечества о климате, океане и геологии.

Энергия Папанина

О подготовке экспедиции в Антарктику я впервые услышал весной 1955 года от Ивана Папанина, тогда заместителя директора Института океанологии АН СССР. Задача стояла амбициозная: организовать на другом конце Земли, в Южном полушарии, обсерваторию для круглогодичных наблюдений и одновременно провести первые исследования в Южном океане, известном среди моряков своими суровыми штормами.

Интерес ученых к Антарктиде был и остается огромным. Ведь это целый материк, на котором нет ни одного поселения, животных, растений, а вода встречается только в твердом виде. По данным геологии, условия, близкие к современной Антарктиде, существовали в прошлом во всей Европе – вплоть до Урала, а также в Северной Америке. Огромные территории были покрыты мощным ледником 2–3 км толщиной. И тем не менее антарктический ледник своими размерами превосходил европейский.

Особенность Антарктиды в том, что она на протяжении тысячелетий была и остается главной областью материковых льдов, где можно наблюдать за работой своеобразного природного ледового термометра: его краевая часть купола то уходила в океан, то сокращалась.

Все более очевидным для исследователей становилось, что прогнозировать климат будущего и изучать его изменения в прошлом без учета механизмов работы этих огромных антарктических самоподдерживающихся холодильников невозможно.

Прославленный полярник Иван Папанин стал архитектором проекта штурма Антарктиды и Южного океана. Для этого необходимо было развернуть морские исследования в Южном полушарии, а эта половина земли была изучена очень слабо и почти не посещалась советскими экспедициями. Кроме того, прошло всего десять лет после окончания Великой Отечественной войны. Страна только начала восстанавливаться, экономили на всем.

И тем не менее амбициозным планам Ивана Папанина суждено было сбыться. Организация уникальной экспедиции была возложена на Академию наук СССР, а структуры Морфлота, Гидрометеослужбы, Главсевморпути привлекались для технического обеспечения. Но даже с учетом объедения усилий ведущих институтов, КАЭ АН СССР – Комплексная антарктическая экспедиция Академии наук СССР – стала одной из самых сложных в истории.

Общее руководство в первый год работы на континенте было возложено на профессора Михаила Сомова, директор Института океанологии профессор Владимир Корт командовал работами в океане. Континентальная часть должна была оставаться на зимовку для продолжения круглогодичных наблюдений и обработки собранных за первое лето материалов. Необходимо было прежде всего построить на ледовом куполе целый поселок, затем до наступления полярной ночи начать первые полевые исследования континента.

Поезда и самолеты

Для полевых работ в полярных широтах главными транспортными средствами стали авиация и санно-тракторные поезда – тяжелые гусеничные тракторы с санными прицепами – утепленными балками. Пришлось преодолевать множества проблем. Работа авиации сдерживалась слабым радио- и метеообеспечением, погодой и отсутствием аэродромов. Исследования тракторных поездов были опасны из-за глубоких трещин на поверхности ледника. И тем не менее именно на тракторах велось изучение ледникового купола, преодолевались тысячи километров маршрута.

Уже первые данные по континенту показали, что ледник – это не просто гигантская глыба льда, а ледовая система воистину космических размеров. Ледник непрерывно перемещается по каменной поверхности ложа.

При толщине панциря в 1–3 км лед с огромной силой давит на каменное ложе, а нижние слои льда захватывают при движении крупные и мелкие обломки горных пород. Образуется природная камнедробилка, или гигантская, исполинских размеров, истирающая машина, превращающая породы в мелкий порошок с примесью каменных обломков. Эти «механизмы» имеют глобальные масштабы – их площади около 12–14 тыс. кв. км, а их работа слышна по многочисленным помехам на сейсмических записях.

Все это удалось выяснить первым четырем экспедициям.

Победитель льдов

Для работы в сверхтяжелых условиях высоких широт Южного полушария, получивших у моряков прозвища «ревущие сороковые» и «неистовые пятидесятые», при высоте волны до двух десятков метров и в сложной ледовой обстановке требовалось уникальное по своим характеристикам научно-исследовательское судно. Размером оно должно было по меньшей мере вдвое превосходить легендарный «Витязь», отличаться выдающейся мореходностью и при этом не в ущерб управляемости и маневренности обеспечивать низкий уровень шума и вибрации, а также обладать повышенным ледовым классом. Другим важнейшим требованием было современное навигационное оборудование, ведь работать ему предстояло на тех участках моря, для которых на тот момент карт попросту не существовало.

Специально для экспедиции на голландских верфях были построены два грузо-пассажирских дизель-электрохода – «Обь» и «Лена» – водоизмещением по 12 тыс. тонн. Теперь предстояло превратить «Обь» в настоящий научно-экспедиционный флагман.

Лаборатория в океане

Для этого потребовалось разместить на палубе по крайней мере шесть электрических лебедок «Океан». Их смонтировали на двух бортах судна и на корме, что обеспечивало действия в условиях сплоченного льда при работе винтами судна.

На судне была также установлена тяжелая двухбарабанная лебедка для траления на глубинах до 8–10 тыс. м и для работы с тяжелыми – до 5 тонн – грунтовыми трубками большого диаметра. Это позволяло получать пробы не только с поверхности дна, но и из слоев возрастом в сотни тысяч лет.

А для исследования добытых образцов и последующей обработки данных на борту были созданы четыре современные исследовательские лаборатории с автономной электросистемой для измерительных приборов и связью с палубой, приспособленные для работы в качку. В те годы новым словом в науке стало изучение содержащегося в воде осадочного вещества. Рассеянное в толще морских вод, а также в атмосфере, снеге и льдах, оно образует верхний слой донных осадков. Ученые догадались: изучая такие осадки и взвешенный в воде материал, можно судить о самых разных природных процессах. Это своего рода «природный самописец».

Трудность этого метода заключается в том, что осадочных частиц в воде ничтожно мало, а приборы того времени обладали на порядок худшей чувствительностью, чем современные, – приходилось перерабатывать огромные объемы глубинных вод. Для решения этой проблемы на «Оби» были смонтированы специально разработанные батометры на 200 и 400 л с особыми седиментационными ловушками. А для выделения взвеси из воды применялись промышленные сепараторы размером в человеческий рост, использовавшиеся в медицинской промышленности при изготовлении антибиотиков. Здесь же, прямо на борту, удалось создать первую в мире сепарационную лабораторию с машинами иных типов: барабанными и тарельчатыми.

Помимо оборудованных по последнему слову техники лабораторий, на судне были смонтированы два отечественных эхолота последней модификации – глубоководный и мелководный. Эти устройства непрерывно работали на ходу. С их помощью был получен атлас данных о строении дна Южного океана, который лег в основу отечественных навигационных карт.

Объем и сложность работ по переоборудованию «Оби» в научно-исследовательское судно были поистине громадными. Однако эту задачу удалось выполнить полностью и в срок. Без промедлений «Обь» начала принимать на борт бесконечный поток специальных грузов: самолеты, тракторы, вертолеты, вездеходы, жилые отсеки, электростанции – всего около 5 тыс. тонн.

Однако недостаточно было просто смонтировать исследовательское оборудование на судне. Необходимо было научиться работать с ним в условиях нещадной качки «неистовых пятидесятых», когда любой поднимаемый груз превращается в опасный маятник. Пробы донных осадков приходилось отбирать с работающими машинами, отгоняя лед винтом на малых оборотах. Для этого требовалось стабилизировать «Обь» против ветра с учетом дрейфа. Это было совсем не просто: громадное судно валило порывами ветра и волнами, которые, прокатываясь по палубе, нередко достигали высоты капитанского мостика, так что лебедчикам приходилось пристегиваться к леерам. И все же первая проверка судна на шельфе моря Дейвиса в припайных льдах при морозах и сильном ветре показала, что работа в таких условиях возможна. Высокая ледоходность судна подтвердилась уже при первом преодолении пояса льдов около «Мирного» и не переставала радовать на протяжении всей экспедиции в Восточную Антарктику, а во втором рейсе «Обь» даже освободила из ледового пояса японский ледокол «Соя».

В ходе первых четырех рейсов «Оби» сделаны многочисленные открытия, важные для всех разделов наук о Земле. Был исследован шельф, погрузившийся под влиянием нагрузки ледового купола на 100–200 метров так, что край его проходит параллельно кромке ледника. Это место получило название долины Лазарева. Удалось также составить батиметрическую карту моря Дейвиса, на берегу которого расположена обсерватория «Мирный». Кроме того, были открыты подводные поднятия Обь и Лена, пересечены срединные хребты Южного океана, которые в те годы только начали исследоваться, что впоследствии стало началом эпохи изучения тектоники литосферных плит.

Четыре измерения

В ходе работ была разработана система четырехмерных океанологических исследований. Кроме трех координат: широта, долгота и глубина, – появилось четвертое измерение – время. При изучении вещества взвеси и донных осадков ученым удалось соотнести события далекого прошлого, происходившие в океане и на континентах. Такое сравнительное исследование в масштабах Южного полушария удалось сделать впервые и далеко не полно.

Работы континентальной части показали, что ледовая шапка Антарктиды имеет высоту около четырех километров, и это современная область самых жестких на Земле климатических условий, где уровень температур вплотную приближается к поистине инопланетным показателям, достигая отрицательных значений до – 89,2 °С.

Антарктида стала самым крупным в мире заповедником и пребывает в этом статусе уже более 60 лет
Сопоставление оледенения на Южном и Северном полюсе явно указывает: суровость климата определяется типом коры – континентальной или океанической, причем на последней условия всегда более мягкие. Интересно, что в истории Земли уже происходили смены типов коры в областях с наиболее суровым климатом. Ученые научились предсказывать такие метаморфозы на основании векторов движения континентальных частей литосферных плит.

Можно также сказать, что при попадании континентальной части литосферной плиты в Северный Ледовитый океан климат Европы и Азии резко изменится в сторону похолодания. А если при этом положение континентальной плиты останется прежним, будет достигнут глобальный минимум температуры: до –100 °С и ниже! Максимум оледенения наступит, когда континентальная кора будет находиться одновременно над двумя полюсами.

Все вышесказанное позволяет утверждать, что на историю среды и климата важное влияние оказывает тектоника литосферных плит. Работы по ее изучению с применением обитаемых подводных аппаратов ведутся в Институте океанологии РАН на протяжении последних 30 лет. Они показывают, что в районах срединных хребтов в воды океана идет поступление значительного количества эндогенного вещества горячей (до 1200 °С) магмы, которая контактирует с водой. При этом свойства воды меняются: она превращается в агрессивный к базальтовой лаве флюид, базальты растворяются, как сахар в стакане чая, и образуют сульфидные постройки рудных минералов и гидротермальные факелы.

Замечательным открытием этих лет является то, что главные месторождения меди, цинка и других тяжелых металлов на континенте связаны с колчеданными рудами возраста до 500 млн лет. По минералам, химическому составу и биогенным остаткам
в колчеданных рудах Южного Урала кора там может быть определена только как океанская.

Изучение истории этих процессов – важнейшая задача теории литосферных плит, при этом ледяной щит Антарктики является одним из главных индикаторов палеоклимата.

Послы мира

В ходе работ морской части экспедиции были выполнены заходы в новозеландский Веллингтон, австралийский порт Аделаиду, в Кейптаун и Гамбург. Там были организованы не только общие посещения «Оби», но и отдельно встречи с ведущими учеными университетов, геологами, моряками.

Особенно важными оказались встречи с Дугласом Моусоном из Университета Аделаиды, которого называют Нансеном Южного полушария. Моусон всю жизнь изучал часть Антарктиды, принадлежавшую Австралии. Посетив «Обь», он приглашал наших ученых в университет, дарил оттиски работ по своим исследованиям. Очень важным стало участие в этих встречах министра земель Австралии.

Не менее продуктивным для налаживания международных контактов оказался недельный визит экспедиции в Гамбург. Ученым удалось сделать несколько докладов и консультаций, в том числе касательно постройки первого в Германии ледокольного судна «Полярштерн», которое по своим функциям должно быть сходным с «Обью». Опыт рейсов нашего судна оказался крайне полезным в этом деле. Впоследствии российские ученые участвовали в нескольких рейсах «Полярштерна» в Арктику и Антарктику. Научное сотрудничество наладилось и в континентальной части: многие из иностранных ученых зимовали в «Мирном», а наши ученые – на станциях других стран. Не менее важной оказывалась также помощь в беде, когда терпели аварии самолеты и вертолеты.

Обсуждение совместных работ в Антарктиде в конечном счете закончилось триумфальным соглашением 12 стран от 2 декабря 1959 года – шестой континент был провозглашен свободным для научных исследований без права размещения военных или промышленных сооружений.

Таким образом, Антарктида стала самым крупным в мире заповедником и пребывает в этом статусе уже более 60 лет. Советская антарктическая экспедиция проложила для нашей науки дорогу к Южному полюсу и прилежащим частям Южного океана.

В статье использованы фото: пресс-служба ОСК, Depositphotos.


Дара Найдёнова
сценарист и режиссер проекта «Понятная наука»

Наша съемочная группа приехала к Александру Лисицыну в разгар рабочей недели в Институт океанологии имени П.П. Ширшова РАН. Александр Петрович встретил нас в своем рабочем кабинете – несмотря на свой почтенный возраст, он не переставал служить науке!

Мне навсегда запомнился этот день, мое знакомство с академиком Лисицыным и то, как он недовольно ворчал, наблюдая за нашими съемочными приготовлениями: «Это не двигайте! Вам нужно, чтобы в кадре красиво было, а мне потом разбирать неделю… Повесьте на место!». Но то, что вначале воспринималось мною как вздорность, оказалось трепетным и справедливым отношением к месту, где человек остается наедине с научными документами. Их было невероятно много: карты, книги, снова карты. Казалось, что кабинет ученого в них утопает. И со всем этим он продолжал работать в свои 96 лет!

Интервью удалось на славу. Не каждый человек может так раскрыться перед объективом, так легко и непринужденно рассказывать о сложных вещах, искренне смеяться над собой и курьезами прошлого, которые в те далекие годы могли стоить жизни. Рассказ ведь был про Антарктиду! Журналиста, по долгу службы интервьюирующего многих интересных людей, со временем становится сложно удивить. Но я уверена, Александр Петрович мог оставить след в душе каждого. И у меня он теперь есть. Такие люди меняют окружающих – своим выдающимся умом, сильной энергетикой и большим чутким сердцем. Я очень рада, что мне посчастливилось познакомиться с выдающимся ученым Александром Лисицыным.

Материк  твердой воды
Материк  твердой воды
Материк  твердой воды
Материк  твердой воды
Материк  твердой воды
Материк  твердой воды
Материк  твердой воды
Материк  твердой воды