«МАШИНА ВРЕМЕНИ» ДЛЯ УЧЕНЫХ: ГЛЯЦИОЛОГИ ИССЛЕДУЮТ ЗЕМЛЮ ФРАНЦА-ИОСИФА

Закончился второй этап Комплексной совместной экспедиции РГО и Минобороны РФ при поддержке национального парка «Русская Арктика» на остров Земля Александры архипелага Земля Франца-Иосифа.

Когда образовались ледники и с какой скоростью они движутся, как возникли ледяные пещеры, теплее или холоднее было на острове много лет назад — на эти и другие вопросы искали ответы гляциологи. Подробности в нашем материале.

Изотопы — путешествие в прошлое

 

Арктика чутко реагирует на глобальные изменения климата. Коренные народы Севера не один век собирали о нем сведения, но по-своему. В их лексиконе имеются десятки передававшихся из поколения в поколение слов, описывающих состояние снега, льда, направление и силу ветра. Например, существует более 20 различных названий для ледяных торосов, более 15 слов, описывающих паковые льды и их движение, и около 20, характеризующих ледовый припай. Однако инструментальные наблюдения — в частности, измерения температуры воздуха — в полярных районах проводятся только около ста лет. Для составления корректных прогнозов этого недостаточно: колебания климата могут иметь цикличность большей длительности, до тысячи лет и более. Одним из методов получения новых данных о прошлом за длительные периоды служит изотопный метод.

Для решения задач по изучению реакции ледников и мерзлоты на изменения климата нами была использована система изотопов дейтерий — кислород-18, — объясняет старший научный сотрудник отдела гляциологии Института географии РАН Булат Мавлюдов. — Эти атомы, входящие в молекулу воды, формируют ледники полностью, мерзлоту — в значительной степени. Изотопный состав атмосферных осадков, которые в твердом или жидком виде пополняют водный баланс суши, однозначно зависит от температуры воздуха. Предполагается, что ледники и мерзлота Арктики формировались при более холодном климате, что должно их резко отличать от современных атмосферных осадков по изотопному составу. Сопоставление полученных данных по льду ледников и мерзлоты с данными по изотопному составу атмосферных осадков, а также составу воды речного стока и озер позволяет вычленить долю талого стока, величина которого определяется скоростью разрушения ледников и мерзлоты.

Большая часть территории острова Земля Александры покрыта двумя ледниковыми куполами: Кропоткина и Лунный. Фото: Дарья Зарецкая

Большая часть территории острова Земля Александры покрыта двумя ледниковыми куполами: Кропоткина и Лунный. Между куполами расположена часть суши, не покрытая льдом. Минимальное расстояние между куполами — около 20 км. Значительная часть периметра ледников заканчивается обрывами в море. По форме купола похожи на ледяные нашлепки с очень пологими склонами. Купол Кропоткина при ширине 8–10 км имеет высоту 314 м, а высота купола Лунный при ширине около 15 км составляет около 400 м. Хотя размеры у них и разные, но строение одинаковое.

 

Мы обследовали немногочисленные участки куполов ледников, которые заканчиваются на суше, — рассказывает Булат Мавлюдов. — Каждый ледник состоит из ледяных слоев: нижние — самые древние, молодые — наверху. Я отбирал пробы льда из разных слоев на куполе Кропоткина. Проведя изотопный анализ полученных образцов, мы сможем сказать, при каких условиях лед формировался, было в то время теплее или холоднее, чем сейчас.

Лучше всего структура льда на краю купола Кропоткина видна с высоты птичьего полета. Фото предоставлено Булатом Мавлюдовым

Еще одно свойство ледников — они движутся. Чем холоднее ледник (имеет отрицательную температуру), тем скорость его движения меньше. Чем теплее (температура 0 °С), тем активнее движение. По мнению ученых, с той стороны ледника Кропоткина, где они отбирали образцы льда, движения нет, потому что эта часть заканчивается на суше. А вот там, где край ледникового купола спускается в море, видны трещины — значит, ледник движется. Такой ледник обламывается в море айсбергами.

Предположительная скорость движения ледников на острове Земля Александры — от 10 до 30 м в год.

Судьба снега и дождя

Узнать, как формируется водный баланс территории, — еще одна задача участников экспедиции. Условия образования разных вод можно также изучать при помощи изотопов. Ученые отобрали на изотопный анализ пробы воды из озер и рек, льда, снега, атмосферных осадков и вечной мерзлоты. По его результатам они смогут понять, за счет чего происходит формирование озер, рек и т. д.

При помощи изотопов можно определить, какую часть в стоке рек составляют грунтовые воды, сколько воды попадает в них за счет осадков и в результате таяния мерзлоты и ледников. Фото: Дарья Зарецкая

Также при помощи изотопов можно определить, какую часть в стоке рек составляют грунтовые воды, сколько воды попадает в них за счет осадков и в результате таяния мерзлоты и ледников.

 Предварительно предполагалось отобрать пробы воды по протяжению рек, текущих на север и собирающих воду с купола Лунный, — делится Булат Мавлюдов. — Но это оказалось невозможным из-за удаленности территории от базы, поэтому нам удалось отобрать пробы только из некоторых небольших ручьев, вытекающих из проточных озер. Также брались пробы воды из озер, чтобы понять, какая в водном балансе доля испарения и есть ли она вообще — на острове часты туманы, а это вызывает конденсацию влаги. Задачей было собрать пробы воды из бессточных и имеющих сток озер для статистической обработки полученных результатов.

На острове Земля Александры множество озер, и только у трех крупнейших есть названия: Утиное, Пинегина и Ледяное. Уровень одного из маленьких безымянных озер понизился на метр и более за счет того, что его воду подпруживала вечная мерзлота. За лето она оттаяла, что позволило части воды уйти сквозь оттаявший грунт. Насколько это изменило изотопный состав воды в озере, покажут лабораторные исследования.

Ученые отобрали пробы из некоторых небольших ручьев, вытекающих из проточных озер. Фото: Дарья Зарецкая

Сначала был криоконит

Оттаявший мертвый мох — важный свидетель своего времени. Ученые отобрали его пробы около отступившего края ледникового купола Кропоткина. Мох рос до того, как ледник начал увеличиваться. Определив при помощи радиоуглеродного анализа возраст мха, ученые узнают, когда начал увеличиваться ледниковый купол.

Исследование мертвых мхов у краев отступивших ледников на других островах Земли Франца-Иосифа показало, что их возраст составляет от 100 до 800 лет. Сколько лет мху с Земли Александры, станет понятно после исследований, но кое-какие выводы можно сделать и сейчас.

Криоконитовые стаканы подо льдом. Фото предоставлено Булатом Мавлюдовым

По словам Булата Мавлюдова, обнажившийся мертвый мох был гораздо крупнее и лучше развит, чем тот, что растет сейчас. Это говорит о том, что до наступления ледника климат был теплее, чем в настоящее время, и мху было более комфортно расти.

Мертвый мох у северо-восточного края купола Кропоткина. Фото: Булат Мавлюдов

Ученые также отобрали несколько проб криоконита — пылевого материала, который накапливается на поверхности ледника. Пыль приносит ветер, она может быть как местной, так и занесенной издалека. Например, исследования, проведенные на ледниках в Гренландии, показали, что часть компонентов, которые содержатся в криоконите, была принесена из пустыни Гоби.

И на камнях растут растения. Фото: Дарья Зарецкая

Криоконит, как правило, имеет темный цвет и поэтому хорошо прогревается солнечными лучами. Из-за этого он погружается в лед, образуя своего рода криоконитовые стаканы, на дне которых лежит гранулированная пыль. В ней развиваются бактерии и водоросли. Пробы отбирались из скоплений криоконита на склонах обоих ледниковых куполов. Химический анализ покажет, насколько этот криоконит отличается от криоконита с других островов архипелага Земля Франца-Иосифа и криоконита с других полярных ледников. Из-за обилия водорослей и бактерий в криоконите много органических веществ. При таянии поверхности ледника этот богатый бактериями и водорослями материал сносит водой, он откладывается около ледника и становится хорошей основой для образования почвы. Например, когда в него попадают споры мха, они начинают быстро прорастать.

Поделиться в: