460 дней в Четвертой Советской антарктической экспедиции

Зотиков Игорь Алексеевич

Уже говорилось, что сначала это поразило первооткрывателей Антарктиды. Ведь «земля», которая им открылась, не была похожа на обычный материк или остров из камня, грунта. И им пришлось создать себе представление об огромном материке льда, простирающемся на тысячи километров, ввести понятие природного объекта, который ранее не имел аналога в известном мире фактов.

Потребовалось ещё чуть ли не столетие, чтобы понятие о материке, не связанном с грунтом, землёй у поверхности, было принято официальной наукой. Сколько раз вычёркивались из рукописей слова «ледяной материк», а на картах вокруг Южного полюса продолжали рисовать море.

Одним из первых, кто поверил в идею ледяного материка, был англичанин Томсон. Антарктида, считал он, — это огромная, почти

круглая ледяная плита, края которой отвесно обрываются в море, окружающее её со всех сторон. Толщина льда этой плиты увеличивается от краёв к центру. Но если это так, то лёд плиты под действием своей тяжести должен растекаться от центра к краям, где он, обламываясь, «производит» айсберги. Но тогда толщина льда со временем должна уменьшаться. С другой стороны, на поверхность материка выпадают в виде снега осадки. Если количество осадков в каждом месте будет равно количеству льда, которое уходит к периферии щита за счёт растекания, толщина такого покрова будет все время неизменной. Воспользовавшись случайными, немногочисленными данными, имевшимися в то время по течению льда под нагрузкой, задавшись ориентировочно приемлемой из опыта, полученного в других областях науки, величиной годового накопления осадков, считая форму ледяного щита в плане круглой, а .диаметр его таким, каким он получался со слов капитанов, то есть близким к пяти тысячам километров, Томсон определил толщину льда в центральной части ледяного щита, где-то вблизи Южного полюса, близкой к двум с лишним километрам. Что это — много или мало? Удивительно, что ошибка оказалась не очень большой. Сейчас, почти через сто лет, после десятков лет напряжённейшего труда по исследованию ледяного щита, определению свойств льда и температуры в его толще, наши расчёты, выполненные с использованием всего арсенала современных методов и вычислительной техники, дают величину около трех-четырех тысяч метров.

Научное освоение Антарктиды началось совсем недавно, с начала нашего века. Первые же экспедиции выяснили, что не везде ледниковый покров лежит на грунте. Во многих местах вблизи берегов он сползает в окружающие Антарктиду моря и начинает плавать. Такие плавающие на море продолжения наземного ледяного щита были названы шельфовыми ледниками. В других местах гористые участки скальных пород оказались совсем не покрытыми ледниковым покровом. Такие участки стали называть антарктическими оазисами или сухими долинами.

Но настоящее, систематическое, изучение Антарктиды началось всего за несколько лет до описываемых событий. Начавшиеся в период Международного геофизического года и перед ним исследования Антарктического материка показали, что высота поверхности льда растёт по мере удаления от краёв ледникового покрова сначала быстро, а потом все медленнее, то есть так, как полагается расти толще каравая при передвижении от его края к срединной части. Уже было выяснено, что высота ледяной поверхности над уровнем моря в центральных областях превышает три тысячи метров. Однако ничего не было известно о толщине ледника, а значит, о положении скального ложа ледника над (или под) уровнем моря. Не было ничего известно и о характере льда или снега в толще, о температуре льда.

Чтобы ответить на эти вопросы, в глубь Антарктиды с разных сторон пошли советские, американские, английские, новозеландские санно-тракторные поезда. При остановках этих поездов проводилось неглубокое бурение толщи, измерение температуры в полученных скважинах, исследование структуры снега с целью выявить, сколько же его ежегодно выпадает на поверхность материка. Определялось также положение верхней границы ледника. Но самым важным в таких походах было сейсмическое зондирование ледникового покрова. В связи с резкими различиями физических свойств толщи льда и подстилающей лёд скальной поверхности граница между ними легко определялась по времени прохождения до неё взрывной волны и возвращения её обратно.

Первые же такие походы принесли ценные данные. Оказалось, что толщина льда везде была больше, чем предполагалось. Во многих местах, особенно в центральной части. .

нижняя поверхность ледника располагалась даже ниже уровня моря. Огромная тяжесть льда как бы продавила земную кору, заставив её немного «утонуть» до нового положения гидростатического равновесия в относительно жидком и тяжёлом подстилающем слое. Температура же льда на глубинах около пятнадцати — двадцати метров, где её значения уже не колебались в течение года и отражали средние многолетние величины, опускалась до минус 56 градусов.

Санно-тракторные походы, сопровождающиеся сейсмическим исследованием подлёдного ложа, явились целой страницей в исследовании Антарктиды. Мой товарищ Андрей Капица ещё не знал тогда, что эти походы позволят ему построить первую достаточно подробную карту подлёдного ложа Антарктиды.

Сидя в нашей заваленной снегом гляциологической лаборатории дома номер шесть в посёлке Мирный, мы старались иногда стряхнуть с себя рутину из авралов, погрузок бочек соляра или бензина, откапывания домиков, борьбы с пургой, ожидания весточек из дома и снова воспарить. И тогда опять Антарктида представлялась нам континентом удивительных загадок.

Ещё в конце прошлого века известный революционер Пётр Кропоткин, которого мы считаем основоположником русской гляциологии, пришёл к выводу, что температура в толще ледникового покрова на горизонтах, где не сказываются годовые её колебания, то есть на глубинах более пятнадцати метров, должна повышаться линейно по мере удаления в глубь от поверхности. Этот вывод он сделал, исходя из теоретических соображений по аналогии с тем, что уже наблюдалось в скважинах и шахтах в обычной земной коре. Такое повышение температуры казалось вполне естественным. Ведь из глубин земли к её поверхности поступает в среднем постоянный для всего земного шара поток тепла. Такой же поток, казалось бы, должен проходить и через лёд ледникового покрова. Значит, температура в толще ледника должна повышаться при продвижении вглубь. Повышение приблизительно равно 2,5 градуса на сто метров глубины. Это так называемая геотермическая ступень. Именно такой температурный градиент наблюдается при измерениях в скважинах и шахтах в обычных горных породах.

Но ведь лёд не совсем обычная горная порода, он плавится при нуле градусов. Значит, даже при температуре поверхности льда минус 50 градусов в леднике толщиной два километра температура у его ложа уже должна равняться температуре плавления льда. А при толщине ледника в четыре километра? В 1955 году только один человек, крупнейший исследователь льдов Арктики, профессор Московского университета Николай Николаевич Зубов, задал вслух этот вопрос и нарисовал картину гипотетического (не антарктического) ледникового каравая, верхней частью которого является лёд, а сердцевиной — «смесь воды со льдом, в которой идут сложные процессы» (так осторожно написал Н. Н Зубов). Но такая «линза» воды толщиной два километра и диаметром в тысячу с лишним со слоем льда над ней ещё в два километра, которая получалась из представлений Зубова, казалась настолько нереальной, что других желающих высказаться в этом же направлении не нашлось. Было ясно, что дальнейшие мысленные построения должны идти на основе какой-то новой модели процессов переноса тепла в этом огромном леднике.

Однако именно в это время появились первые сведения о распределении температуры в толще ледникового покрова Антарктиды. Они были получены измерениями в скважине глубиной сто метров, пробурённой норвежско-английско-шведской экспедицией в одном из ледников Антарктиды. Температура в скважине на глубине около пятнадцати метров была близка к минус 20 градусам, то есть к средней за много лет температуре воздуха в этом месте. Это «устраивало» всех. Однако, к всеобщему удивлению, эта температура почти не повышалась по мере углубления от поверхности, несмотря на то что общая толщина ледника была ненамного более ста метров и конечно же температура льда у его дна должна была равняться температуре морской воды, в которой ледник плавал. А уж эта-то температура измерялась много раз. Она не может быть ниже минус 2. иначе вода замёрзнет.