Антарктидадагы иликтөөлөрдөн кийин аба ырайына божомол тагыраак боло түштү, миллион жыл аралыгына Жердин климаттык летописи калыптанып, глобалдык жылуулук доорундагы планетанын келечеги такталган.
Түштүк деңиздерин жиреп өтүү
Түштүк океанда жер астын-үстүн болуп кетпеши үчүн тең салмакта кармап турган дагы бир материк болууга тийиш экенине эл эзелтен ишенген. Түштүк уюлдун айланасындагы байыркы карталарда Terra Australis Incognita деп аталган белгисиз кургак жердин түшүрүлүшү жөн эмес.
Түштүк океанда белгисиз аймак бар экенин Михайло Ломоносов да жазган. Ал жакта айсбергдер калкып жүрөт, демек алар кургактагы мөңгүдөн чагылган болсо керек деп ой жүгүрткөн окумуштуу. Айсбергдердин ири көлөмдө болушу кургак жердин да кеңдигинен кабар берет.
"Түштүк кеңдиктерден жээкти XVIII кылымдын даңазалуу деңиз саякатчысы Жеймс Кук да издеген. Бирок ал да музду жарып өтө алган эмес, ошол убакта чакан жел кемелер менен саякатка чыгышкан. Кук бул эч кимдин күчү жеткис иш экенин билдирген. Андан кийин жарым кылым бою түштүк материкти издөө аракети да болгон эмес. Биринчи болуп жер шарын айланган орус экспедициясы жүзөгө ашырган", — дейт академик, Россия Илимдер академиясынын География институтунун илимий жетекчиси, гляциолог (мөңгүлөр боюнча адис), көптөгөн полярдык изилдөөлөрдүн катышуучусу Владимир Котляков.
1819-жылдын июль айында Кронштадт шаарынан түштүк деңизге эки кайык аттанган.
Болжол менен ал кезде ошол эле кеңдиктерде америкалыктардын, англичандардын картографиялык жана балык уулоочу кемелери да сүзгөнүн, алар да жерди көрүшкөнүн кабарлашкан. Бирок орус экспедициясы изилдөөгө ылайыкталып абдан жакшы жабдылган, ар кыл адистиктеги окумуштуулардан турган. Антарктикадан деңиз саякатчылары ири илимий материалдарды алып келген. Кийинчерээк ал француз тилинде да жарык көргөн.
"Ошондуктан орустардан бул ачылыштын артыкчылыгын эч ким талаша албайт", — деп белгилейт академик Котляков.
Антарктида муздун ири катмарынын алдында, ал болжол менен 35 миллион жыл илгери тоңо баштаган.
"Түндүк жарым шарда мөңгүлөр жылып, кайра тартылып турган, маселен, Москванын аймагын алар он миң жыл мурда эле каптап турган. Ал эми Антарктидада мөңгүлөр туруктуу. Анын калыңдыгы кургакта төрт чакырымга жетет. Кадыресе кишиге муз тез сынма болот эмеспи. Чындыгында ал нанга ачытылган камыр сымал суюк, агып турган масса", — деп түшүндүрөт окумуштуу.
Эл аралык конвенцияга ылайык, Антарктида бүтүндөй адамзатка таандык, ал жакта бардык чарбалык ишмердикке да, геологиялык чалгынга да тыюу салынган. Антарктидада илимий изилдөөгө гана уруксат бар.
"Морт" тең салмак
Арктиканы Түндүк жарым шардын аба ырайынын ашканасы аташкан шартта Антарктиданы Түштүк жарым шардын климатына жооп берет деп эсептешет. "Азыркы аба ырайын берүү — сансыз көлөмдөгү чийки маалыматтарды иштеп чыгуу. Антарктидадан маалыматтарды ала баштаганыбыздан бери бүтүндөй жер шарында аба ырайы жакшырды", — деп мисал келтирет Котляков.
Антарктиданы планетанын биоресурстарынын эң ири булагы болгон Түштүк океан жууйт. Ал балык жана жылуу сууга караганда муздак сууда байырлаган крилге (планктондук суу чаян) бай. Антарктиданын борборунда температура эч качан 20 градус сууктан көтөрүлбөйт, адатта 50-60 градус суук. Эң суук аба – 89,2 градус 1983-жылы "Восток" советтик полярдык станциясында катталган.
"Мындай аба шартында жааган кар эч качан эрибейт. Ал жакта мен августтун аягында болгом. Температура 60 градус суук, асман тунук, бир дагы булут көрүнбөйт, шамал сокпойт, таза абадан муздун бүртүкчөлөрү жаап жатат. Алар жүз, миллион жыл тынымсыз жаайт, муз көбөйөт, акырындап деңизге карай агат, андан айсбергдер бөлүнөт. Мөңгүнүн массасынын балансы ошентип сакталып турат", — деп түшүндүрөт изилдөөчү.
2010-жылга чейин Чыгыш Антарктидада муз аз-аздан көбөйүп отурат делчү. Бул жылуу маалда көп жаан-чачын болору менен түшүндүрүлөт. Эми муз тосмонун ушул бөлүгүнүн балансы терс жакка ооп баратканы боюнча маалыматтар пайда болду. Муз океанга мөңгү аркылуу чыгат. Алардын агымынын ылдамдыгы жогорулады, демек эриген масса да көбөйдү.
"Айсберг деңизге агат, орду Архимед мыйзамы боюнча айсбергдин салмагына тең суу көлөмү менен толот. Дүйнөлүк океандын деңгээли миллиметрчелик көтөрүлөт. Глобалдык жылуулук доорунда башкы кооптуулук негизи деңиз деңгээлинен төмөн жайгашкан Батыш Антарктидага байланышкан. Эгер деңиз суусу материктин борборуна терең кирсе, мөңгүнүн чоң бөлүгү аргасыз калкып чыгышы ыктымал. Ал жакта иш алып барган америкалык кесиптештер жүз жыл аралыгында Батыш Антарктиданын мөңгү катмары аз-аздан же толук бузула баштаганын белгилешет. Толук бузулган учурда деңиздин деңгээли беш метрге көтөрүлөт. Балким дал ошолор коркунуч даражасын көбөйтөр", — деп кошумчалайт Арктикалык жана антарктикалык илим-изилдөө институтунун (Санкт-Петербург) климаттын өзгөрүшү жана айлана-чөйрө лабораториясынын жетекчиси Владимир Липенков.
Чыгыш көлү
1961-жылы География институтунун кызматкери Игорь Зотиков Антарктида мөңгүлөрүнүн түбүндөгү суюк суу көлү болушу мүмкүн экенин айгинелеген эсептери менен макала жарыялаган. Көпчүлүк аны этибарга алган эмес. Бирок көп өтпөй ал божомол тастыкталып, 1970-жылы советтик окумуштуулар "Восток" станциясында скважинаны бургулоо иштерине киришишкен, ал ошондой көлдүн биринде жайгашкан.
"Ага чейин географиялык ачылыштардын доору аяктады деген ойдо болушкан. Ал эми биз Антарктидадан эң чоң көлдү таптык. Азыр алардын эки жүз чактысы белгилүү. Алгачкылардан болуп биз бургулай баштап, Зотиков айтып кеткен мөңгү түбүндөгү көлгө башкалардан мурун жеттик. Бул дүйнө жүзү тарабынан таанылган ири жетишкендик", — деп баса белгилейт академик Котляков.
Чыгыш көлү — Жерде көлөмү боюнча бешинчи орундагы тузсуз көлмө. Орточо алты миң куб километр суу бар. Үстүн төрт чакырым муз каптап турат.
"Үстүңкү 3318 метри — бул стратиграфия тарабынан кол тие элек атмосфералык муз", — деп баяндайт Владимир Липенков.
Стратиграфия — бул катмарлардын ырааттуулугу. Эгер калыңдыгы бүктөмдөргө талкаланбаган болсо, аралашпаса, үстүндө жаш, төмөн жагында байыркы катмарлары калат. Муздун ошол кол тие элек тилкеси соңку 420 миң жылда климат жана Жердин атмосфералык курамы боюнча маалымат булагы болуп калган. Ушул жыйынтык "Восток" станциясын антарктикалык изилдөөлөр тарыхында легендага айланткан.
Мөңгүнүн оюгунун кийинки 220 метринде да атмосфералык муз түзүлгөн, бирок катмарларынын ырааттуулугу бузулган. Андан төмөн карай дагы 230 метрлик аралыгында таптакыр бөлөк муз жатат.
"Бул көлдүн тоңгон суусу. Ал мөңгүнүн төмөнкү бөлүгүндө өтө жай — жылына беш миллиметрден тоңуп отурган. Муз абдан таза. Көлдүн суусу туурасында эмне белгилүү болсо, баары ушул муздан алынган", — деп улантат окумуштуу.
2012-жылы скважина мөңгүнүн төмөн катмарына жеткен. Анан ошондо күтпөгөн нерсе болгон. Снарядды суурушканда скважина менен кошо көтөрүлгөн көлдүн суусу суюктук каптамадан чыккан фреонго (айланасындагы муздун катуу басымынан улам анын кысылышын алдын алуу үчүн түтүктү ошону менен толтурушат) таасирденип, гидраттык тыгынды жараткан. Көлмөнү тышкы таасирден табигый коргоо аракети сымал эле. Ал аркылуу бир жабдыкты көлдүн суусунун пробасын алуу үчүн түшүрүү мүмкүн эместей көрүнгөн.
"Скважинада тоңуп калган сууну алуу үчүн бургуладык. Мөңгүнүн түбүндө тоңгон көлдүн музундай ал химиялык жактан тазаланбагандыктан, маалыматты так алууга болот деп ойлогонбуз. Эки ирет аракет кылдык, бирок көл туурасында биздин маалыматтарыбызды кыйла арбыткан жыйынтыктарды ала албадык. Көлдү ачуу боюнча изилдөөнүн бул баскычы аяктады", — деп түшүндүрөт Липенков.
Түбүнө карай бет алдык!
"Алдыда Чыгыш көлүнүн калыңдыгын түз изилдөө турат. Жаңы скважина болот, ал аркылуу ченегич жабдыктар түшүрүлөт, ар кандай тереңдиктен суунун пробасы алынат. Анүчүн бөлөк технология, каптама суюктук, чоң диаметрлүү скважина, космостук долбоорлорду каржылоого жете тургандай ири каражат зарыл. Бул чындап эбегейсиз долбоор", — дейт Владимир Липенков.
Дагы бир ири милдет — эң түбүндөгү нерселерди көтөрүп чыгуу. Алар Антарктидадагы муз доорунун тарыхы, анын чок ортосунда мөңгү түбүндөгү ири көлмөнүн пайда болушу, соңку бир нече миллион жылда жаратылыштын өзгөрүшү жөнүндө маалыматты камтышы ыктымал.
Азыр окумуштуулардын көбү Чыгыш көлү Антарктиданы муз каптай элек замандан калган кубулуш эмес, мөңгүнүн түбүндөгү эриген муздан пайда болгон деген пикирге ыкташат.
Чыгыш көлүнүн жаралыш сырын билүү жана ал жактагы микроорганизмдери табуу кызык болмок. Эгер ал байыртан калган кубулуш болсо, тирүү жандыктар бөлөкчө жол менен өнүкмөк. Ал эми бул астробиологдор үчүн изилдөөнүн потенциалдуу объектиси. Айрым көрсөткүчтөрүнө карасак, Юпитер жана Сатурндун спутниктеринин мөңгү алдындагы океандары Европа жана Энцеладага окшошуп кетет.
Эгер микробдор көлгө сырттан түшүп калса, анда алардын кычкылтекке каныккан, мындан улам ууланган чөйрөгө кантип ылайыкташканын түшүнүү керек. Мындай чоң туссуз көлмөдө эч кандай тирүү жандыктын табылбашы да таң каларлык болмок. Азыр "Восток" станциясында жаңы кыштоочу комплекс курулууда, анын базасында мөңгү этегиндеги Чыгыш көлүн изилдөөнүн кезектеги баскычын баштоого болот.
Капкандагы аба
Окумуштуулар антарктидалык муздан планетанын климаты жөнүндө укмуштай маалыматтарды алышууда. Бирок алардын баары муз качан түптөлө баштаганын билбеген соң пайдасыз болмок. Мурдатан көнгөн, сыналган ыкмалар стратиграфиясы бузулбаган учурда гана жарайт. Купола С районундагы "Конкордия" аттуу европалык станцияда бургуланган скважинанын муз кыртышы үчүн 800 миң жылдык дата да ушундай жол менен алынган.
"Восток" станциясынан муздун колонкасы соңку 420 жылдык климаттын тынымсыз летописин камтыйт. Ылдый жагында бузулган атмосфералык муз жатат. Анын курагын кантип аныктоо зарыл?
Себеби муз атмосферадан алынган абанын көп сандагы көбүкчөлөрүн камтыйт. Жаңы катмарлары түзүлүп, ал эми эскилери терең түшкөн сайын көбүкчөлөрдөгү абанын басымы жогорулайт. Анык бир көрсөткүчтөрдө (аларды гидраттардын диссоциациясынын басымы деп да аташат) көбүкчөлөр абанын клатраттык гидраттардын кристаллына айланат. Муздун жашы өйдөлөгөн сайын кристаллдардын өлчөмү өсөт. Физиктер бул процессти "оствальддык жетилүү" деп атап коюшат.
"Анын эң ылдыйкы — гидрат кристаллдары гана болгон бөлүгүндөгү кыртышын изилдеп, алардын көлөмү тереңдиги менен кескин чоңое турганына күбө болдук. Бул муздун курагы абдан улуу экени дароо айкын болду, аны эсептөө үчүн мөңгүгө пайдаланылчу гидраттардын өсүшүнүн математикалык үлгүсүн иштеп чыгууга кириштик", — дейт Липенков.
Гидраттардын өсүш көрсөткүчтөрүн аныктоо үчүн "Конкордия" станциясындагы скважинадан жакшы саналган, карлуу үңкүрдө минус 55 градуста сакталган эзелки үлгүлөр пайдаланылган. Ушундай шарттарда гана кристаллдар абанын көбүкчөлөрүнө бөлүнбөйт.
Континенттен үлгүлөрдү алып чыгууга болбойт, бузуп албоо үчүн алар "Восток" станциясында эле талданган. "Чыгыштык" кыртыштын төмөнкү бөлүгүндөгү музду ченеп жана курагын эсептей алышкан, анын жашы дагы 1,2 миллион жылга улуу экен.
Америкалык окумуштуулар тарабынан эсептелген Трансантарктикалык тоолордогу Алан Хиллс районундагы муздун жашы гана байыркы — 2,7 миллион жыл. Үлгүлөр эки жүз метр чамалуу тереңдиктеги скважинадан алынган, анда тоо тектеринин боорунан мөңгүнүн үстүнө карай эң байыркы катмар көтөрүлөт.
Жашын аргон-40 туруктуу изотоп боюнча аныкташкан, бирок так эместиктер да бар. Маселен, анын жер кыртышындагы уудан арылтуу ылдамдыгы. Ал ошо жерде дайым калий-40 ажыраганда түзүлөт. Жашын мындай аныктоонун жаңылыштыгы жогору — 400 миң жылдын тегерегинде.
"Биз гидарттык, криптон-81 жана аргон-40 боюнча ыкмаларды колдонобуз. Акыркысы жашын аныктообузду жакшыртпайт, бирок аны тастыктайт. Ал болжолдуу баалоого гана жарайт", — деп белгилөө менен окумуштуу "Восток" станциясындагы байыркы музду изилдөө жана жашын аныктоо Россия илимий фондунун колдоосунда жүргүзүлүп жатканын кошумчалады.
Ири рекорддор
Кептин баары Алан Хиллс менен Чыгыштан алынган үлгүлөр стратиграфиясы бузулган калыңдыктан алынганында. Алар боюнча өтмүштөгү белгилүү бир мезгилдеги атмосферасынын орточо катмары кандай болгонун биле алабыз, бирок анын эволюциясын кайра түзүүгө болбойт. Ал эми баары климаттык өзгөрүүлөрдүн тынымсыз жазуусун дагы узагыраагын алууга умтулушат.
"Бул орточо миллион жыл мурун кеч плейстоцендеги климаттык тутумдун кайра түзүлүшү эмнеден улам болгонун тактоого мүмкүндүк берет. Болжолдуу себептеринин бири – атмосферада CO2 азайышы. Байыркы муз үлгүлөрүнүн анализи бөлөкчө экенин айгинелегендей. Бирок "чыгыш" музу да, Алан Хиллстен алынган муз да азыркы климаттык тутумдун түзүлүшү катаал болгон ошол мезгилде Жердин атмосферасы кандай өнүгүп отурганын түшүнүү үчүн убакыт менен белгиленген климаттык катарын алууга мүмкүндүк бербейт", — деп түшүндүрөт ал.
Аны улай катмарларынын ырааттуулугу сакталган байыркы музду табуу керек. Ал мөңгү катмары эрий баштаган Антарктиданын мөңгүлүү чокуларынан табылышы ыктымал. Ошол жерде кардын топтолуш ылдамдыгы төмөн, муздуу катмар жалпак жатат, агышы жай, муздун калыңдыгы анча чоң эмес, ошол себептен түбүндө эрибейт.
"Чокулардын көпчүлүгүндө байыркы муз жатышы ыктымал деген теориялык божомолдор гана болгон, ал эми биз "чыгыш" тегинен аны эбак таптык. Эгер биз скважинадан мөңгүнүн агымы менен ал муздун Чыгыш районуна жылып келген тарабына барсак, анда стратиграфиясына кол тие элек, 1,2 миллион жашка улуу музду табууга тийишпиз", — деген пикирде Липенков.
Бул сезондо окумуштуулар Куполго чана-трактордук экспедицияга чыкмакчы, ал жакта талаа иштерине киришип, радиолокациялык байкоо салып, эгер иш жакшы жүрүп кетсе, мөңгүнү бургулоо жакынкы пландарга камтылган.