Внимание: феномен. Вечная мерзлота — мощный ресурс планеты
Лет 15 назад корреспонденту «Поиска» вместе с известным ученым в области мерзлотоведения академиком Владимиром МЕЛЬНИКОВЫМ довелось побывать на газодобывающих предприятиях в окрестностях Ямбурга. Пришли в цех — и неожиданность! В самом его центре, раздвинув мощные железные плиты пола, вздыбился обледенелый бугор метровой высоты. И это в июне! Так проявила характер вечная мерзлота, показав, кто в тундре хозяин. Тогда еще совсем редко говорили о потеплении климата, не то что теперь, но и до сих пор мы не определились, как относиться к этому интереснейшему феномену — вечной мерзлоте. Вот мнение академика Владимир Мельникова из Международного института криологии и криософии.
Такого интереса к вечной мерзлоте — необычному природному явлению — как в последние десятилетия, пожалуй, не было никогда. А началось все в XVI веке, когда казаки, вернувшись из Сибири, доложили царю-батюшке, что земля сибирская не тает даже в жаркое лето. Михаил Ломоносов положил начало изучению этого феномена. Купец Шергин в своей шахте, существующей до сих пор в Якутске, пытался докопаться до талых пород — до воды, но вынужден был остановиться на 116 метрах. Академик Петровской академии Миддендорф измерял в ней температуру и с некоторой неточностью предсказал, что толщина мерзлых пород составляет порядка 300 м. Интерес к необыкновенному явлению рос год от года, и в 1927 году вышла первая в мире монография Михаила Сумгина «Вечная мерзлота почвы в пределах СССР». С этого года мы исчисляем возраст нашей науки — мерзлотоведения.
Но последние тридцать лет все громче и чаще стали говорить о глобальном потеплении, особенно после публикации монографии Альберта Гора «Неудобная правда», полной предсказаний таяния вечной мерзлоты и оттого нарастающей угрозе ландшафтам, инфраструктуре северных регионов. Есть даже оценки глубокого, полного протаивания чуть ли не к концу нашего столетия, хотя многие предсказатели и не представляют себе, сколько нужно тепла, чтобы вечная мерзлота исчезла. Во многом мы тут берем вину на себя — мало пропагандировали суть явления и часто говорили на языке, непонятном обычным людям.
Путаница в терминологии началась с выходом в свет в 1955 году статьи Петра Швецова и Л.Мейстера «О некоторых терминах в учении о зонах мерзлых почв и горных пород и его место среди других наук». Тогда же вышла книга Петра Швецова «Вводные главы к основам геокриологии», где, по существу, пересматривается терминология, опубликованная в 1940 году в учебнике Сумгина «Общее мерзлотоведение». Главным предметом терминологического противостояния стало название науки о вечной мерзлоте. Сумгинское «мерзлотоведение» заменили на геокриологию, при этом авторами нового названия были в основном руководители Института мерзлотоведения им. В.А.Обручева. В этой схватке обе стороны то ли не знали, то ли не придали значения терминам, введенным польским ученым Добровольским, криологии как науке о криосфере. Сегодня под криосферой Земли мы понимаем холодную часть атмосферы, гляциосферу, вечную мерзлоту, а под наукой о криосфере — криологию. Так спустя годы сумгинское мерзлотоведение заняло достойное место в криологии Земли.
Кстати, очень жесткая терминологическая война способствовала закрытию Института мерзлотоведения в Москве. Отделение его в Якутске стало Институтом мерзлотоведения, сегодня носящего имя П.И.Мельникова, СО РАН. В Тюмени в 1991-м создан Институт криосферы Земли, в Тюменском индустриальном университете уже 11 лет работает кафедра криологии Земли, а в ТюмГУ — Международный центр криологии и криософии.
Михаил Сумгин под вечной мерзлотой понимал породы, грунты и почвы, не протаивающие два года и более. Это и сегодня чрезвычайно важно, так как потепление климата затрагивает в основном самую верхнюю часть вечной мерзлоты. Циклы потепления и похолодания воздействуют на толщу слоя максимум первых десятков метров от поверхности Земли. Ниже мерзлота остается неизменной на большей части планеты, а таянию подвергаются в теплые периоды южные территории. Небывалое развитие сибирских городов, разведка и добыча полезных ископаемых, дороги и трубопроводы, прочая инфраструктура оказались очень чувствительны к росту температуры грунтов при потери их несущей способности. Эти реальные изменения слоя годичных колебаний температур декларировали как таяние вечной мерзлоты.
Спрашивается, можно ли предупредить и прогнозировать ее разрушительное действие? В некоторых случаях — да, возможно. Изучая физические свойства и состояние грунтов в различных ландшафтах, правильно проектируя фундаменты сооружений, можно значительно снизить угрозы потери мерзлотой ее несущей способности. Наш коллега из Норвегии Игорь Эзау опубликовал результаты мониторинга температур северных городов и показал, что в среднем она в них выше на 6оС, чем за городом. Немецкие автодорожники значительно улучшили качество и долговечность автотрасс, используя пеностекло в дорожных насыпях, которое, препятствуя пучению, уменьшает градиент температур за счет низкой теплопроводности этого материала. Безусловно, необходимо усовершенствовать систему проектирования фундаментов на сваях.
Что касается долгосрочного прогнозирования изменения состояния вечной мерзлоты, то эта проблема теоретически нерешаемая. Мы не знаем, почему самое мощное похолодание — Гуронское, имевшее место 2,4 миллиарда лет назад и длившееся 200 миллионов лет, — покрыло всю сушу планеты льдом. Но после него 1,5 миллиарда лет не было оледенений. А 730 миллионов лет назад опять пришли ледниковые эпохи продолжительностью в сотни тысяч лет. Кроме этого, были и внутривековые циклы, и периоды оледенения, длившиеся десятки тысяч лет. Некоторые ученые считают, что и наше время — это продолжение очередного ледникового цикла. Нельзя забывать, что потепление последних 35-37 лет случилось после примерно такого же похолодания 1946 года, а до него был так называемый цикл потепления Арктики, когда морские экспедиции Папанина, Шмидта и других известных полярников получили огромную информацию о широтах, ранее недоступных.
Чем дальше мы отходим от образования нашей планеты, тем меньше влияние внутриземных процессов на поддержание теплого климата. Наше солнышко еще долго способно радовать нас светом и теплом, но, как известно, без атмосферы оно нагревало бы поверхность Земли всего до -18оС. Яркий пример остывания планеты — Антарктида. На протяжении 20 миллионов лет после образования материка Южный полюс был свободен ото льда и покрыт растительностью. А сегодня толщина ледового щита — 4 км. Вечной мерзлоте приписывают разрушительные свойства, рассматривая ее как угрозу. Но призывы бороться с ней до ее полного уничтожения в наше время вызывают скептическую улыбку у профессионалов. Огромная часть природы — вечная мерзлота — не угроза, а громадный ресурс, который надо познать.
Анри Пуанкаре писал: «Если бы природа не была прекрасной, она не стоила бы того, чтобы быть познанной; жизнь не стоила бы того, чтобы быть прожитой».
С конца XX века меняется парадигма науки, и с некоторым отставанием мерзлотоведы изменили целеполагание и сосредотачивают исследования на ресурсном потенциале криолитозоны, гляциосферы и холодной атмосферы. Многие ученые считают, что мы живем в комфортных условиях среды и климата, каких в истории Земли было мало.
Не будь мерзлоты на огромных пространствах суши и шельфах северных морей, играющей роль экрана от внутриземного тепла, климат был бы другим. Ледовые образования в виде газовых гидратов консервируют его в количествах, в разы превосходящих запасы свободного газа. Препятствуя его выходу в атмосферу, консервация не позволяет возрасти парниковому эффекту и, соответственно, уберегает климат от потепления. Этот важный резерв природы — лишь малая толика ресурсов всей криосферы Земли: от нижней границы мерзлоты до верхней границы холодной атмосферы.
На мерзлоту сваливают вину, ей не свойственную. Разрушительное действие на сооружения в криолитозоне обязано малой изученности мерзлых грунтов, однобокости подходов к созданию фундаментов, защитных экранов и многому другому, не принимаемому во внимание проектировщиками и строителями из-за неразвитой системы мониторинга состояния вечно мерзлых грунтов и стандартного мышления. Главное свойство вечной мерзлоты не разрушать, а сохранять. Примеры тому — находки целых тушь мамонтов, пролежавших в мерзлоте десятки тысяч лет, сохранение многочисленных видов древней микробиоты, существовавших сотни тысяч лет назад. Они бесценны для ученых тем, что сформировали защитные свойства в иных условиях среды и климата. Сегодня доказано, что уровень повреждений ДНК живых существ при использовании пробиотика Bacillus Frost на 40% меньше, чем других применяемых ныне средств. Исследования, проведенные в Каролинском институте (Швеция), показали, что бактерия Bacillus Frost при замораживании выделяет 20 криозащитных белков, позволяющих ей выживать при отрицательных температурах. Ее ДНК способна сохраняться не десятки тысяч, а миллионы лет. Таким образом, мерзлота, отрицательные температуры способствуют не разрушению, а созиданию новых процессов и эффектов, которые невозможны в среде с постоянно положительной температурой.
Подготовил Григорий ДРОЗД
Фото Ольги Мерзляковой
