По мнению палеогеографа Института географии РАН, к.г.н. Вадима Украинцев, это весьма амбициозная задача. «Несколько стран уже имеют опыт сверхглубокого бурения, и все они сталкивались с большими трудностями при бурении скважин глубиной 7 км и даже меньше. Причина тому – высокие температура, давление, сопротивление и плотность пород, их дегазация на больших глубинах. Все это приводит к тому, что твердый керн, поднятый на уровень Земли, рассыпается в порошок, а буровые долота приходится менять по несколько раз в день. Да и в целом довольно очевидно, что бурение на большие глубины – задача не из простых, на такой проект требуется большое количество металла, буровых растворов, времени, людей, в том числе – умов, особенно на стадии подготовки, и, конечно, денег. Без помощи и, что важно, инициативы государства это невозможно.

С другой стороны, в последние годы достигнуты большие успехи в бурении сверхглубоких скважин под большим уходом от вертикали – для добычи полезных ископаемых уже давно бурят скважины длиной 9-12 км, хотя их «вертикальность» в таком случае обычно невелика. Многие слышали про Кольскую сверхглубокую скважину глубиной более 12 км – самую глубокую в мире и по сей день, однако на самом деле в те года было сделано много скважин глубиной более 6 км, и не только в СССР, хотя только «советы» поставили перед собой амбициозную задачу покрыть всю страну сеткой скважин глубиной более 2 км.

Бурение в океане осложнено еще и ограниченностью пространства бурового судна, волнами, течениями, штормами, необходимостью сверхточного позиционирования буровой установки. Несмотря на это, в глубоководном бурении успехов больше – с 1968 г. было пробурено более 3000 скважин, наиболее длинная из которых преодолела почти 7 км водной толщи, а наиболее глубокая достигла глубины 2111 м ниже морского дна. Больше всех в этом преуспели США и Япония, хотя в международных проектах глубоководного бурения принимали участие ученые из многих стран, в том числе из СССР и России. Китаю придется не только учитывать этот опыт, но и привлекать ресурсы (в первую очередь – технологические и интеллектуальные) других стран, чтобы достичь своих целей, а это уже геополитический вопрос. Впрочем, кто, если не Китай?».

Фото – Science

Всех, всех, всех!
С наступающим новым годом!
Пусть он принесет горы удачи и море позитива! 🎄

Вы спросите, что могло оторвать нас от салатов в новогодние праздники? Только наука, друзья! Подготовили для вас 5-серийное детективное чтиво. Встречайте:

Секретная Арктика 1
Очень холодная война

1959 г. Гренландия. Секретная американская военная база Camp Century, созданная внутри ледникового покрова. Здесь извлечен первый глубокий керн льда, с исследования которого началась новая эпоха в палеоклиматологии – была получена непрерывная запись климатических изменений за последние 100 тыс. лет. Спустя почти 60 лет, в конце 2018 г., в Институте Нильса Бора, Копенгаген, были обнаружены образцы грунта из придонной части того керна. Их анализ показал: эта часть северо-западной Гренландии могла быть свободна ото льда еще 400 тыс. лет назад, в теплую эпоху между двумя ледниковыми периодами. Для ученых это стало важным выводом. Однако сейчас не об этом, поскольку история создания базы Camp Century и бурения гренландского ледника заслуживает особого внимания. А началось все в 1940-х годах…

По окончании Второй мировой войны почти сразу началось противостояние СССР и стран Запада. Бывшие союзники из США и стран Европы превратились в противников в холодной войне. Арктическому бассейну в этом противостоянии было отведено особое место, поскольку кратчайший путь между двумя сверхдержавами лежал через Северный полюс. Чтобы сократить время подлета бомбардировщиков, аэродромы все дальше выдвигались к северу, вплоть до островов, занятых ледниками.

В предисловии к книге «Полярная авиация России, 1946-2014» академик А.П. Лисицын из Института океанологии РАН вспоминает: «Начался этап «секретной Арктики», часть истории которой только сейчас начинает рассекречиваться и поражает масштабами операций. На льды Арктики в те годы садились не отдельные самолеты, а целые эскадрильи и даже полки – тяжелые дальние бомбардировщики и скоростные истребители. Эти воздушные армады нужно было обеспечивать топливом, теплом и питанием, связью и медициной – и все это в условиях ледовой пустыни, за сотни километров от побережья. Все тяготы и риски вместе с военными делили полярные авиаторы. Этот этап авиационного противостояния держав в Арктике закончился только с запусками первых межконтинентальных ракет».

Ученые Института географии РАН тоже принимали участие в этих работах. С августа 1955 г. по предложению и под руководством П.А. Шумского небольшие группы сотрудников ИГ РАН в составе экспедиции «Север-7» отправились на зимовку на Новую Землю и Землю Франца-Иосифа. Главная задача заключалась в поиске ответе на вопрос, можно ли в области питания арктических ледниковых куполов оборудовать взлетно-посадочные полосы для самолетов. На Земле Франца-Иосифа зимовали Р.Ю. Вениери, Е.Н. Цыкин; на Новой Земле, в области питания выводного ледника Розе, трое – В.М. Кузнецов, С.А. Евтеев и В.М. Котляков. Они вели наблюдения за снегонакоплением и таянием по 4-километровому створу реек, измеряли метелевый перенос и характер микрорельефа снега. Зимовка продолжалась с августа 1955 г. до февраля 1956 г. Л.Д. Долгушин как участник высокоширотной экспедиции «Север-7» занимался изучением оледенения островных архипелагов Арктики и выявлением возможности использования ее ледников в качестве посадочных площадок для самолетов.

По другую сторону океана основной базой для подобных экспериментов была Гренландия. США разместили на этом острове своих военных еще во время Второй мировой войны с целью недопущения создания баз для немецких подводных лодок. 9 апреля 1941 г. Хенрик Кауфманн, датский посланник в США, отказавшийся признать немецкую оккупацию Дании, подписал датско-американское соглашение о защите Гренландии, которое предоставило американским военно-воздушным силам право использования баз на территории Гренландии. В послевоенные годы роль Гренландии для противовоздушной обороны многократно возросла, т.к. отсюда пролегал кратчайший путь для стратегических бомбардировщиков и ракет из СССР. Именно Гренландии предстояло стать домом для «Ледяного червя». О том, что это такое, – в следующей серии.

Секретная Арктика 2
Ледяной червь

Краткое содержание предыдущей серии: середина 20 в., разгар холодной войны, Арктика – кратчайший путь для СССР и США в установлении мировой гегемонии. На Новой Земле и Земле Франца-Иосифа ученые ИГ РАН работают в составе полярных экспедиций, их главная цель – ответ на вопрос, можно ли на ледниковых куполах оборудовать аэродромы для самолетов. По другую сторону океана под прикрытием научных работ в области изучения климата Земли американцы приступают к реализации секретного военного проекта «Ледяной червь»...

В 1951 г. небольшой аэродром на северо-западе Гренландии в 1118 км к северу от полярного круга был преобразован в самую северную постоянную авиабазу ВВС США. База Туле, на территории которой прежде находились эскимосские поселки, представляла собой один из основных элементов обороны американцев, прикрывая территорию Штатов от возможного советского удара через Арктику. На базе, способной размещать до 10 тыс. человек, были сосредоточены стратегические бомбардировщики B-52 с ядерным оружием на борту. Здесь же была построена мощная радиолокационная станция раннего предупреждения, способная наблюдать за воздушным пространством до границ СССР.

В 1960 г. Армейским инженерным исследовательским центром США (United States Army Corps of Engineers) был предложен проект «Ледяной червь» (Project Iceworm), согласно которому предполагалось разместить в Гренландском ледниковом щите 600 баллистических ракет «Iceman» средней дальности. Такого количества снарядов хватило бы для ликвидации 80% целей на территории СССР и Восточной Европы. А ледяная шапка должна была защитить оружие от обнаружения.

Стартовый комплекс для ракет должен был развернуться в ледниковой толще Гренландии в тоннелях длиной 3000 км, по которым ракеты бы перемещались на небольших поездах. Обеспечивать энергией стартовые площадки и командные пункты должны были небольшие атомные реакторы. Общая площадь построенного комплекса составила бы около 137 тыс. км2, при этом ракеты, расположенные в толще льда на удалении 7 км друг от друга, потребовали бы от противника использования огромного количества оружия для их уничтожения.

Весной 1959 г. начались работы по выбору места для будущей базы. Остановились на исследовательском полигоне Подразделения по изучению снега, льда и вечной мерзлоты армии США (US Army Snow, Ice and Permafrost Establishment – SIPRE) – Site 2, получившем позже название Camp Century. На этом полигоне с конца 1940-х гг. проводились научные эксперименты по изучению физических свойств снега и льда, а в 1956 и 1957 гг. были получены ледяные керны длиной 305 и 411 м. Бурение продолжалось и позже, результаты работ публиковались в научных журналах. Вплоть до 1997 г. это было официальное прикрытие для объекта, который был известен как научная станция.

Станция располагалась в 350 км к востоку от Туле на материковом льду на высоте 2000 м. В июне 1959 г. были начаты первые работы по ее строительству. На тракторах было доставлено три роторных установки для рытья траншей в снегу. Строительство было завершено в октябре 1960 г., после чего в «городе-подснежнике» постоянно проживало до 200 человек. В последний период существования базы там находились жилые помещения, кухня и столовая, туалеты и душ, зал отдыха и театр, библиотека и магазины, диспансер, лазарет, операционная, прачечная, научные лаборатории, часовня, парикмахерская, атомная электростанция. «Помимо жилых зданий, здесь были мастерские, лаборатории, офисы и другие рабочие места, а также очень хорошо оборудованные кафе, бары, тренажерный зал, библиотека и т.д., все они погребены под снегом. Американцы даже построили железную дорогу длиной в милю под снегом с единственной целью посмотреть, можно ли это сделать», – пишет датский палеоклиматолог Вилли Дансгор, посетивший Camp Century в 1964 г.

Что же в итоге произошло с подледным городом / научной / секретной базой? Об этом – в следующей серии.

Секретная Арктика 3
На службе Её Величества науки

В предыдущих сериях: Арктика времен холодной войны – один из ключевых регионов, где вооруженное противостояние СССР и США искусно маскируется под научные исследования. Помимо аэродромов, радиолокационных станций и др. военных объектов, расположенных на ледниках, в рамках американского проекта в 1959 г. в снежно-ледовом панцире Гренландии появляется стартовый комплекс для ядерного оружия. А по сути – небольшой секретный город...

В начале 1960-х гг. после запуска космических ракет ядерная доктрина США претерпела существенные изменения. Стратегические бомбардировщики уже не рассматривались в качестве основного средства доставки ядерных боеприпасов, их сменили межконтинентальные ракеты. От размещения ядерного оружия на Camp Century, к счастью, было решено отказаться. Но главной причиной закрытия проекта стали деформации снежной толщи на леднике.

Согласно плану, лагерь должен был простоять в течение 10 лет – до 1970 г. К 1962 г. стало ясно, что масштаб деформаций намного превышает расчетные значения: для поддержания сети тоннелей в рабочем состоянии приходилось ежемесячно удалять с их стен до 120 тонн снега. Из-за возрастающего давления постоянно накапливающихся на леднике слоев снега началась деформация возведенных в леднике строений. Одной из причин ускорения этого процесса было большое количество энергии, вырабатываемое реактором. Обычная среднегодовая температура -24° С в снежно-фирновой толще, окружавшей постройки, была на несколько градусов выше, что приводило к ускоренному сужению тоннелей и проседанию снежных сводов. В 1964 г. был демонтирован ядерный реактор, а в 1966 г. лагерь был полностью оставлен. В течение ряда лет на Camp Century продолжались наблюдения за движением льда и оседанием снега и фирна, но к 1969 г. помещения были полностью поглощены ледником.

Как мы уже говорили, с самого начала проект находился под грифом «Top secret». О военных задачах Camp Century нигде не сообщалось. В специально снимаемой документалистике лагерь называли идеальной арктической лабораторией. Известный американский полярный исследователь Пол Сайпл, работавший в CRREL (US Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory), в честь которого впоследствии была названа станция в Антарктиде, в феврале 1960 г. прибыл в Копенгаген для получения медали Королевского географического общества. Он уверял датскую прессу, что в Camp Century нет никаких военных тайн, и в лагере решаются чисто научные задачи.

Одной из таких задач стало бурение глубокой скважины в леднике с целью получить керн льда от поверхности до ложа. Для этой задачи инженером Лиле Хансеном специально для SIPRE была разработана буровая установка. Бурение проводили сотрудники CRREL, а обработкой керна занимался известный американский гляциолог Честер Лэнгвей.

Бурение было начато в 1960 г., но из соображений секретности на станцию не был допущен ни один иностранный ученый. Лишь в 1964 г., когда было уже принято решение о закрытии базы, В. Дансгору было разрешено приехать на станцию для проведения экспериментов по датированию фирновой толщи Гренландского ледникового покрова и отбора образцов для изотопно-кислородного анализа.

Вилли Дансгор (1922–2011 гг.) – выдающийся датский геофизик и палеоклиматолог – начал свою трудовую деятельность в 1947 г. в Датском метеорологическом институте и отправился на год в северо-западную Гренландию, где проводил геомагнитные измерения. Но метеорология и климатология привлекали его гораздо больше, чем геомагнетизм, и в 1951 г. Дансгор перешел в Копенгагенский университет, где стал заниматься изучением изотопного состава атмосферных осадков. Однажды он отбирал осадки во время прохождения атмосферного фронта и обнаружил, что с изменением температуры воздуха меняется и изотопный состав кислорода в дождевой воде. Это был первый шаг в становлении ставшей впоследствии отдельным направлением науки – изотопной гляциологии.

Следующим шагом стала проверка, существует ли связь между значениями изотопного состава осадков и температурой конденсации в различных климатических условиях. В глобальном масштабе это была в то время почти невыполнимая задача, поскольку такой проект подразумевал создание всемирной сети, организованной посредством международного сотрудничества. Это было сделано почти десятилетие спустя (1960-1973 гг.), когда Международным агентством по атомной энергии при самом активном участии В. Дансгора была создана глобальная сеть по сбору атмосферных осадков на метеостанциях и измерению их изотопного состава.

А пока было найдено весьма необычное решение – Датская восточно-азиатская компания и ее директор, принц Аксель, разослали во все свои филиалы указание отбирать образцы речной и дождевой воды с тщательным описанием условий и мест отбора. Вот что пишет сам В. Дансгор: «Через несколько месяцев у меня была хорошая коллекция свежих образцов воды, взятых непосредственно из рек или косвенно из кранов. Вместе со снегом и льдом, предоставленными моими друзьями из Гренландии, они варьировали от тропиков до арктического региона. В теплом климате значения изотопного состава были очень однородны и не могли быть связаны со средней температурой воздуха, но в умеренных и особенно полярных климатических условиях значения изотопного состава становились отрицательней по мере того, как климат становился холоднее».

Самый важный аспект, который вытекал из анализа полученных данных, подразумевал, что «старая» законсервированная вода может отражать климатические условия во время ее образования. «Теперь где вы можете найти струю воды? В ледниковом льду. А где вы можете найти старый лед? В Гренландии. Вот почему мой интерес к Гренландии возродился в новом контексте. Я был уверен, что это хорошая идея, может быть, единственная действительно хорошая из всех, что у меня когда-либо были. Во всяком случае, я посвятил ей всю оставшуюся жизнь. Это было до появления техники глубокого кернового бурения ледников, поэтому я просто представил, что можно измерять изотопный состав старого льда, обнажающегося в краях ледников», – пишет он далее.

Для проверки своей гипотезы Дансгор снова отправляется в Гренландию, где отбирает образцы древнего льда из айсбергов, а в 1964 г. попадает на секретную станцию Camp Century. О том, что его там ожидало, – в следующей серии.