Газета Пошук Заморожені
Пил є скрізь. Вона літає вашою кімнатою, піднімається вітром у пустелі, несеться на тисячі кілометрів і випадає по всій Землі. Але деякі люди споряджають експедиції і вирушають високо в гори, досягають льодовиків, бурять їх, добувають льодовикові керни, які потім привозять до лабораторії. І все це для того, щоб знайти трохи пилу. Навіщо за пилюкою йти в гори? На це питання відповідає співробітник Інституту географії РАН кандидат географічних наук Станіслав Кутузов, який отримав грант Президента України для молодих вчених.
- Що таке льодовикові керни? Яку інформацію вони містять?
– Льодовикові керни – це зразки льоду циліндричної форми, які отримують шляхом буріння на полярних та гірських льодовиках, – розповідає Станіслав Сергійович. – Це своєрідні архіви інформації. Вони містяться дані про зміну клімату та навколишнього середовища в минулому. Рік за роком на поверхню льодовиків випадає сніг, і в цих шарах, як на сторінках книги, записується інформація про температуру повітря, кількість опадів, хімічний склад і запиленість атмосфери, забруднення навколишнього середовища та багато іншого. Від географічного розташування та локальних умов у цьому місці залежить період часу, протягом якого можна отримати запис. І якщо в полярних льодовиках, в Антарктиді та Гренландії, йдеться про сотні тисяч років, то на гірських льодовиках - це максимум десятки тисяч років, а найчастіше кілька століть, але з набагато більшим дозволом запису інформації за часом.
Ми займаємося вивченням льодовикових кернів гірських льодовиків, у тому числі отриманих на Ельбрусі. Тут період часу набагато менший, тому що випадає багато снігу, ірічні верстви великі. Перевага льодовикового запису Ельбруса у високій якості. Тобто ми можемо побачити не лише зміни клімату протягом тривалого часу, але й окремі річні цикли для різних параметрів. Більше того, аналізуючи зразки льоду, можна сказати, які зміни відбувалися за окремі сезони. Скажімо, як змінювалося забруднення атмосфери у зимовий період чи температура у літній. Тому ельбукраїнський запис містить найціннішу палеокліматичну інформацію.
Я брав участь у багатьох експедиціях з кернового буріння льодовиків у різних районах світу: Кавказ, Тянь-Шань, Камчатка, Тибет, Перу, Болівія. Ці експедиції поєднує те, що ми працювали на великій висоті. Найвища точка буріння була вище 6700 метрів. Буквально місяць тому ми бурили на льодовику Ілімані у Болівії, і бурова була на висоті 6300 метрів. Звичайно, робота на такій висоті пов'язана з небезпеками та труднощами. Якщо в полярні райони все необхідне можна доставити літаками та всюдиходами, то високогірна експедиція – це, як правило, альпіністське сходження з важким буровим та науковим обладнанням. Але, на відміну альпіністів, нам доводиться жити і працювати на висоті протягом кількох тижнів, котрий іноді місяців.
Чому ми працюємо так високо? Щоб запис зберігся в льодовику без спотворень, це має бути таке місце, де сніг не тане цілий рік. Тому що талі води можуть розмити всю кліматичну інформацію. Саме тому треба спочатку вибрати точку буріння, де досить холодно та лід значної товщини, щоб запис охоплював великий період часу. Такі умови на льодовиках неполярних районів дотримуються лише великих висотах.
- Як ви витягаєте з кернів інформацію про пил? Навіщо вона потрібна?
-Після буріння зразки льоду доставляються до лабораторії, де ми їх досліджуємо. Аналіз вмісту стабільних ізотопів кисню та водню дозволяє встановити температуру формування опадів. Хімічний аналіз використовується для датування керна та визначення трендів забруднення атмосфери. Всі дослідження повинні проводитися в чистих умовах, оскільки спочатку концентрація різних сполук у льодовиках низька. Дуже важливо також не забруднити зразки під час перевезення.
Мінеральні частки пилу можуть діяти як ядра конденсації водяної пари. Під атмосферним пилом у разі розуміються освіти розміром менше 10-15 мікрон. Ці маленькі частки можуть переноситися повітряними масами великі відстані: на сотні й тисячі кілометрів.
Основним джерелом пилу у світі є пустелі, зокрема Сахара. В результаті сильних вітрів мінеральні частинки піднімаються у високі шари атмосфери, переносяться на великі відстані, а потім поступово випадають на поверхню як у сухому вигляді, так і з опадами. Атмосферний пил впливає як на природні процеси, але й життя людини. Відомо, що багато респіраторних захворювань пов'язані з великою кількістю пилу в атмосфері. Частинки пилу часто містять залізо, важливу поживну речовину в багатьох районах океану, тому коли пил випадає в океані, він може діяти як добриво для водоростей або фітопланктону. Вміст пилу в атмосфері не тільки впливає на клімат, а й залежить від нього: надходження речовини в атмосферу, перенесення та осадження пов'язані з кліматичними умовами.
Завдяки дослідженням крижаних кернів Антарктиди та Гренландії, а також донних опадів ми знаємо, що кількість пилу в атмосфері під час льодовикових епох та міжльодовиків змінювалась більш ніж у 25 разів.Льодовикові періоди були холодні і сухі, з сильним вітром, у той час як міжльодовикові - більш вологі, теплі і кількість пилу в атмосфері знижувалася.
Дослідження пилу та його впливу на клімат виходить за рамки однієї наукової дисципліни. Цю проблему вирішують палеокліматологи, геологи, гляціологи, біогеохіміки, океанологи та багато інших фахівців. Одне з основних завдань – це оцінка та прогнозування майбутніх змін. Як зміниться кількість пилу в атмосфері в майбутньому через потепління клімату? Як зміняться шляхи перенесення пилу?
Спостереження за пилом в атмосфері почалися нещодавно, а достовірні відомості про перенесення пилу є лише за останні 10-15 років, завдяки супутниковим даним. Льодовикові керни є унікальним архівом про мінливість цього важливого параметра в минулому. Наприклад, за даними керна льодовика Геладайдонг у Тибеті було встановлено, що у другій половині XX століття концентрація пилу в регіоні була найнижчою за останні 500 років. Зроблено висновки, що це відбувається внаслідок зміни атмосферної циркуляції, викликаної потеплінням клімату.
- Які завдання ви плануєте вирішити у рамках проекту?
Ми вже встановили, що в останнє десятиліття кількість пилу в керні є максимальною. Виявлено зв'язок концентрації пилу в керні Ельбрусу з умовами зволоження на Близькому Сході, посушливих районах Сирії та Іраку. Цей регіон дуже важливий у багатьох відношеннях. За нашими даними, посуха останніх десятиліть є найсильнішою щонайменше за 150 років. Керн Ельбруса - це поки що єдиний палеоархів, в якому міститься інформація про посухи на Близькому Сході за кілька століть.
У рамках проекту ми співпрацюємо із інститутами української академії наук. В Інституті геології рудних родовищ,петрографії, мінералогії та геохімії досліджуємо мінералогію частинок. Аналіз ізотопного складу проводить Лабораторія зміни клімату та навколишнього середовища в Інституті Арктики та Антарктики у Санкт-Петербурзі. Ми також контактуємо з геологічним та географічним факультетами Московського держуніверситету та з іншими організаціями. Хімічний аналіз керна Ельбруса виконано в Інституті довкілля та наук про Землю у Греноблі.
Наші плани пов'язані з необхідністю знайти зв'язки та пояснити причини довгострокових змін атмосферного пилу в регіоні. Ми тепер розуміємо, що кількість пилу в нашому керні залежить від зволоження в конкретному регіоні Близького Сходу, але відкритим залишається питання про те, якими змінами атмосферної циркуляції викликана посуха останніх років, від чого залежить мінливість зволоження регіонів, що оточують Кавказ.
Розмовляв Василь ЯНЧИЛІН
Ілюстрації надано С.Кутузовим
На верхньому знімку: кернове буріння на горі Уаскаран (Перу), 6100 м.
Нижній знімок: На східній вершині Ельбрусу