Мерзлота не вечна 

Три экспедиции в Арктику планирует организовать в этом году Тихоокеанский океанологический институт (ТОИ) имени В.И. Ильичева ДВО РАН. Обеспокоенность ученых вызывает интенсивная деградация подводной мерзлоты Восточно-Сибирского шельфа, которая ведет к высвобождению гигантского количества древнего органического вещества и способна повлиять на климатическую карту планеты. 

Об этом рассказал Олег Дударев, ведущий научный сотрудник лаборатории арктических исследований ТОИ ДВО РАН.

Вплоть до катастрофы

Арктика интересна ученым не только с фундаментальной, но и с практической точки зрения. И совсем немного – суровой романтикой дрейфующих ледников. Взаимосвязь обоих направлений здесь особенно сильна и очевидна – отделить прикладную науку от «чистой» человеку постороннему не представляется возможным.

Ядром исследований является арктический шельф. Кроме России в работах заинтересованы и многие северные страны: Швеция, США, Канада, Норвегия и другие. Первопричина заключается в огромных запасах углеводородного сырья, способных обеспечить человечество энергетическими ресурсами на долгие десятилетия вперед.

Одновременно предметом скрупулезного исследования ученых становятся сопутствующие углеводородам газгидраты (газы, находящиеся в твердом состоянии). Именно их разложение и служит одним из важнейших поставщиков парниковых газов в атмосферу над Арктикой.

– Ежегодный выброс метана в арктическом регионе как минимум соизмерим с эмиссией этого газа из всех морей Мирового океана, – подчеркивает Олег Дударев. – Предполагается, что при сохранении современных темпов протаивания подводной мерзлоты, сопровождающегося массированным поступлением метана в атмосферу, может произойти еще более мощный выброс. Он может привести к труднопредсказуемым климатическим последствиям, не исключая и сценарий климатической катастрофы.

Поэтому первоочередные задачи экспедиционных исследований включают выявление масштабов деградации подводной мерзлоты и гидратов и количественную оценку миграции метана в Восточной Арктике.

Прохудившийся лед

Чем были вызваны аномалии парниковых газов в Арктике? На этот вопрос ученые долго не могли ответить. Ранее доминировала гипотеза, что их источником являются тундровые ландшафты приморских низменностей вдоль арктического побережья. Но никто даже не мог предположить, что первопричиной является многолетняя древняя мерзлота.

Как выяснилось, она оказалась вовсе не вечной и начала сифонить. Именно к таким участкам перфорированной мерзлоты и приближены массированные выходы метана. Ученые называют их сипами. На акустических эхограммах они выглядят как факелы, пробивающие водную толщу до поверхности.

– Впервые мощные газовые струи, в составе которых до 66–70 % приходится на метан, были обнаружены в 2011 году в северной части моря Лаптевых, – рассказывает Олег Викторович. – Только на участке дна площадью один квадратный километр было зарегистрировано несколько сотен выходов газа, в совокупности именуемых мегасипом.

Другими словами, дно здесь представляет собой своеобразный дуршлаг. По перфорированным каналам газ через толщу многолетней мерзлоты поступает к поверхности. При глубинах моря 50–70 м

он не успевает раствориться и поэтому большей частью поступает в приводную атмосферу. Таким образом, над арктическим шельфом формируется область аномально высокого содержания метана, в несколько раз превышающего среднепланетарное значение. Другой мегасип обнаружен исследованиями на шельфе Восточно-Сибирского моря.

Они растут!

Результаты экспедиционных наблюдений 2012, 2014 и 2016 годов показали, что интенсивность выделения метана со дна в зонах мегасипов пока устойчиво возрастает, а некоторые факелы в диаметре достигают сотни метров.

Помимо климатических последствий в далеком будущем они представляют угрозу и дню сегодняшнему. Как правило, расположены они в пределах лицензионных участков разработчиков углеводородных месторождений арктического шельфа. А это означает возможные проблемы с организацией и безопасной эксплуатацией месторождений. Например, на участках деградации многолетней мерзлоты в результате ее протаивания образуются просадочные термокарстовые котловины.

– К сожалению, сегодня мы можем только наблюдать и регистрировать видимые последствия данных природных процессов. И здесь мы пока бессильны перед природой, – сетует ученый.

Выявление трендов поведения мегасипов – насущная научная задача настоящего и будущего. Что с ними будет далее: ослабеют и исчезнут или же продолжат разрастаться?

Почему Восточная Арктика?

Последняя на данный момент арктическая экспедиция дальневосточных ученых под руководством Игоря Семилетова, заведующего лабораторией арктических исследований ТОИ и руководителя международной научно-образовательной лаборатории изучения углерода арктических морей при Томском политехническом университете (ТПУ), завершилась в ноябре 2016 года. Продолжалась она 40 суток. Всего же за период с 1999-го по 2016 год было проведено 35 комплексных экспедиций. Это было бы невозможно, если бы не всестороння поддержка арктического направления Президиумом Дальневосточного отделения РАН и прежде всего его председателем академиком Валентином Сергиенко.

Регионально главный акцент делается на восточно-арктические моря России, а также на субарктическую акваторию Берингова моря, говорит Олег Дударев. Почему Восточная Арктика? Причин несколько: наличие мощного панциря многолетней мерзлоты, самый пологий и широкий в Мировом океане шельф, на некоторых участках простирающийся от побережья континента на 800 км, глубины на почти двух третях площади шельфа, не превышающие 50 метров. Такие показатели предопределены самой историей развития региона.

– Примерно 18 тысяч лет назад, в эпоху сартанской ледниковой регрессии уровня моря, шельф полностью осушался, и на его поверхности сформировалась толща многолетних пород так называемой едомной формации, – рассказывает Олег Викторович. – Она характеризуется наличием мощных жил льда, занимающих до 50 %

объема пород, и высоким содержанием органического вещества, также важного дополнительного источника парниковых газов при разложении.

Подход – комплексный

В 1996 году Игорь Семилетов провел первую экспедицию, направленную на изучение парниковых газов над приморскими низменностями вдоль арктического побережья. С 1999-го начались планомерные морские исследования ТОИ. Это было непростое время для науки – время финансовых ограничений. Тем не менее институт сумел организовать исследования, привлечь к проблеме международное научное сообщество.

– На сегодняшний день мы накопили огромный массив междисциплинарной научной информации. Созданный бэкграунд крайне важен с позиций изучения трансформации природной среды в Арктике, – подчеркивает Дударев.

Абсолютно все экспедиции носят междисциплинарный характер, т.е. проводятся комплексно, по различным направлениям океанографии в связке с другими направлениями наук о Земле. Одновременно выполняются гидрологические, гидрохимические, газогеохимические, биогеохимические, гидрофизические, гидрооптические, гидроакустические, гидробиологические, геофизические и другие виды наблюдений. Сейчас привлекаются и абсолютно новые методы исследований. Так, для выявления судьбы материковых вод на шельфе используются изотопные маркеры радия. Это направление возглавляет кандидат геолого-минералогических наук Александр Чаркин.

Где взять ученых?

– Сегодня основная проблема в исследованиях арктических морей связана с обеспечением квалифицированными молодыми кадрами. Иногда приходят студенты и говорят, что заинтересовались Арктикой. Спрашиваешь, какой у них научный интерес. Отвечают, что хотели бы просто побывать там. А что значит побывать? Отправиться в запоминающееся путешествие, а потом раствориться и больше не появляться? Так все обычно и происходит. Редких студентов ДВФУ приводит к нам в основном не желание связать свою жизнь с изучением Арктики, а кратковременная прихоть – почувствовать романтику дрейфующих льдов и промерзших акваторий, – констатирует Олег Дударев.

Неслучайно проблема кадрового обеспечения поднималась министром образования и науки РФ Ольги Васильевой и ректорами крупных университетов арктических стран на полях международного Арктического форума в Архангельске.

– Сегодня упор в подготовке кадров для обеспечения арктических работ мы делаем на Томский политехнический университет, имеющий мощный научно-образовательный потенциал, – говорит ученый. – Практику бывшие студенты, магистранты и аспиранты проходят непосредственно в экспедициях. В международной научно-образовательной лаборатории изучения углерода арктических морей ТПУ анализируется большая часть полученных в рейсах образцов, готовятся публикации, доклады.

Интерес к нашим исследованиям в мировом научном сообществе огромен, о чем говорят публикации в крупнейших зарубежных топ-журналах: Science, Journal Geophysical Research, Nature, Environment Research Letters, Nature Geoscience, Philosophical Transactions A и других.

Опубликованы десятки статей и в российских научных изданиях: «Доклады Академии наук», «Геохимия», «Океанология», «Исследование Земли из космоса» и других. В декабре 2015 года на крупнейшей международной сессии Американского геофизического союза в Сан-Франциско (более 20 тысяч участников из 170 стран) коллективом названных лабораторий была организована специальная сессия, в рамках работы которой сделано 26 докладов, включая два пленарных.

– Совместное функционирование лабораторий арктических исследований ТОИ ДВО РАН и международной научно-образовательной лаборатории изучения углерода арктических морей ТПУ приведут к новым результатам прорывного характера, позволят сохранить и усилить лидирующую роль российских ученых в области исследований арктического шельфа России, – считает Олег Дударев.

В природе строгого порядка нет

Существует точка зрения, что современные люди, строя заводы и фабрики, управляя автомобилями и даже пользуясь аэрозолями, оказывают серьезное влияние на изменение климата. Точка зрения популярная, но не выдерживающая критики. Ученые скромно называют ее обывательской.

Что касается вклада человечества в глобальное потепление, то по сравнению с природой он ничтожен. Можно сказать, что главным нашим взносом в общее дело стало очерчивание проблемы и, собственно, ее название.

– Климатические изменения обусловлены климатическими трендами, – объясняет ученый. – Если процессы деградации подводной мерзлоты, которые мы сегодня наблюдаем, будут усиливаться, увеличение объемов выделения парниковых газов отразится в изменении климатических параметров. Результат такого воздействия – изменение экологических характеристик морей не только Арктики, но и, возможно, всего Мирового океана. Поэтому нужно всегда держать руку на пульсе. Мы только начинаем изучать эти процессы подробно, подбираться к их механизмам, к их природе. 

 Сергей Петрачков, газета "Владивосток"