http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=aa27e38d-0c5b-4924-8ac9-2e963600149b&print=1© 2024 Российская академия наук
Мощным стимулом для интенсификации научных исследований Мирового океана в послевоенные десятилетия стало прогрессирующее истощение запасов полезных ископаемых в материковой части Земли, заставившее разведчиков земных недр переключиться на морское дно в поисках недостающих углеводородов и ценных металлов.
Еще одним важнейшим источником всплеска интереса ученых и широкой общественности к тому, что происходит в Мировом океане, оказался климатический фактор. Колоссальный приток новой, зачастую совершенно неожиданной информации, свидетельствующей о первостепенной роли, которую играет глобальная межокеанская циркуляция вод (многослойные течения, движущиеся с разной скоростью и в разных направлениях) в долгосрочном регулировании климата нашей планеты, полностью перевернул наши представления в этом вопросе.
Наконец, именно благодаря изучению океана и океанического дна во второй половине XX века появилась "новая геология", теория тектоники литосферных плит. На место представлений о неподвижных, намертво вмонтированных в земную кору плитах пришла динамическая концепция: оказалось, что мы все как бы находимся на огромных плотах, пребывающих в непрерывном движении. Все эти плиты-плоты движутся в разных направлениях и с разной скоростью - от 1 до 15 сантиметров в год. К настоящему времени в подтверждение этого получено множество неопровержимых доказательств.
Кто и как за такое короткое время перевернул с ног на голову (или, точнее, поставил с головы на ноги) огромный комплекс наук об океане и вернул ему забытый было приоритетный статус? И можно ли уже говорить о том, что на смену "зеленой революции" на нашей планете грядет новая, "голубая"? С этих вопросов и началась наша беседа с одним из крупнейших в мире специалистов в области морской геологии, заведующим лабораторией физико-геологических исследований Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, академиком РАН Александром Лисицыным.
- Несмотря на кажущуюся банальность тезиса о том, что вся история человечества - это постепенное освоение островной части Земли (все материки - лишь большие острова в океане), прийти к этому умозаключению и серьезно пересмотреть свое отношение к роли Мирового океана в нашей жизни человеку удалось лишь в самом конце двадцатого века. Почему это произошло так поздно? Да хотя бы просто потому, что все более ранние попытки изучения океана носили откровенно кустарный характер, то есть научно-исследовательскую работу ученые вели на свой страх и риск, с маленьких кораблей, как правило, близко от суши. В результате получалась "мозаичная специализация": несколько узких специалистов работали в отдельно взятом районе и их результаты невозможно было сопоставить с другими ни по месту исследований, ни по времени, ни по методике.
Главная же заслуга в создании современной океанологии принадлежит советским ученым, причем у ее истока стояла маленькая группа папанинцев (участники легендарного дрейфа первой советской полярной станции "Северный полюс" - сам Иван Папанин, гидролог Петр Ширшов и другие), которым незадолго до начала Второй мировой войны удалось создать специальную исследовательскую лабораторию для обработки научных материалов из Арктического бассейна.
Сразу же после войны Ширшов при поддержке наших известных гидробиологов Богарова и Зинкевича предложил организовать первую кругосветную экспедицию и подобрать для нее хороший корабль. Эта идея помимо очевидной научной составляющей, безусловно, имела и политико-исторический подтекст - во-первых, следовало продемонстрировать остальному миру, что Советский Союз, несмотря на все военные лишения и потери, сохранил свой научный потенциал, а во-вторых, подобная затея выглядела бы как продолжение давней исторический традиции: после окончания Отечественной войны 1812 года Россия тоже организовала сразу несколько кругосветных экспедиций.
Для осуществления этого проекта и был создан в 1946 году наш институт. А поскольку в тот период времени (точнее, с 1942-го по 1948 год) Ширшов был министром морского флота СССР, ему не составляло большого труда добиться разрешения на самоличный отбор того, что он посчитает наиболее подходящим из числа кораблей, стоявших после войны на приколе.
Все эти корабли стояли в Ленинграде. В итоге Ширшов выбрал "Витязь", который затем был полностью перестроен на восточногерманских верфях и после его спуска на воду в 1949 году стал самым крупным и совершенным научно-исследовательским судном в мире с водоизмещением 5, 7 тысячи тонн.
Самое главное заключалось в том, что "Витязь" стал первым плавучим научно-исследовательским институтом: тогда как все прочие суда занимались только сбором материала, на "Витязе" осуществлялась и его одновременная обработка, причем сразу в двенадцати лабораториях. "Витязь" мог работать на любых глубинах и в любой зоне Мирового океана, мог надолго становиться на больших глубинах на якорь (никакие другие суда делать этого не могли), а также имел большую автономность.
И вдруг, незадолго до намеченной даты выхода "Витязя" в море, было опубликовано постановление правительства - кругосветка отменялась, а вместо нее нам следовало заняться изучением дальневосточных морей "в интересах обороны и рыбного хозяйства страны".
Таким образом, первый рейс "Витязя" был проведен в 1949 году в Охотском море. И надо сказать, что практически все, что мы сегодня знаем об этой части Мирового океана (помимо Охотского надо упомянуть Японское и Берингово моря), - это прежде всего заслуга "Витязя". И лишь через пять лет, в 1954 году, нам наконец позволили выйти в Тихий океан.
Именно в 1954 году нам удалось взять первые пробы океанических донных осадков - до этого ни одной такой пробы, несмотря на то что наш институт назывался Институтом океанологии, в Советском Союзе получено не было.
- Неужели, Александр Петрович, все эти научные результаты были получены при помощи одного, пускай и весьма "продвинутого", научно-исследовательского судна?
- Разумеется нет, хотя первостепенное значение рейсов "Витязя" для развития современной океанологии сомнению не подлежит. Позднее было построено еще несколько более совершенных и крупных исследовательских кораблей - за относительно короткий промежуток времени появились "Дмитрий Менделеев", "Академик Курчатов" и новый "Витязь", а затем к ним еще добавились "Академик Иоффе", "Академик Вавилов" и "Профессор Штокман".
В общем, в свои лучшие времена наш институт располагал сразу шестью крупными плавучими исследовательскими судами. И для этих рейсов собирали лучших специалистов из различных институтов страны (своеобразную "научную сборную СССР").
Надо сказать, что иностранцы долгое время над нами потешались, мол, у русских застарелая болезнь гигантомании - строят все большое и бестолковое. Они никак не могли допереть до того, что главное наше преимущество заключалось не в размерах кораблей, а в том, что на них шла комплексная обработка материала на месте его сбора. И эта наша новая схема работы оказалась чрезвычайно эффективной: каждый вечер ведущие научные сотрудники собирались на ученые советы, обсуждавшие результаты за день, производилась оперативная коррекция дальнейшего маршрута и программы исследований. Итогом этой работы стал огромный поток научных монографий, чего раньше в мировой океанологии и в помине не было.
- А сколько в среднем по времени занимал один такой рейс?
- В год "Витязь" и Ко. делали в среднем по три рейса каждый. С учетом ремонта и тому подобных пауз получалось где-то около пятнадцати рейсов в год. А продолжительность этих рейсов была разной - от трех месяцев до одного года. Например, рейсы в Антарктику, конечно, занимали больше времени - только одна дорога туда и обратно тянулась порядка трех месяцев.
- Можно ли сейчас выделить сухой научный остаток того, что было сделано вашей небольшой, но мощно экипированной флотилией?
- По материалам, собранным одним "Витязем", была опубликована десятитомная монография. По результатам трех других кораблей - еще один десятитомник. Уже на начальном этапе "голубой революции" (в пятидесятые - семидесятые годы прошлого века) нам удалось проинспектировать Мировой океан в плане его донного рельефа, причем в ходе наших экспедиций было сделано более сотни крупных географических открытий. Среди них - открытие самой глубокой точки Мирового океана на дне Марианской впадины - 11022 метра, обнаружение и нанесение на карту подводного горного хребта Ширшова, Восточно-Индийского хребта, крупных возвышенностей и плато, многочисленных подводных гор и вулканов. Кроме того, нами были выявлены и изучены многие подводные течения - в общем, по сути, в этих экспедициях была изучена вся водная толща, от поверхности до дна.
Наши же зарубежные коллеги стали подтягиваться лишь после того, как мы потихоньку стали привлекать их к нашим исследованиям. Именно благодаря полученному ими опыту работы на наших плавучих лабораториях иностранцы наконец изменили свое отношение к нашей научной методике и принялись строить у себя похожие корабли. Первыми встрепенулись западные немцы, построившие в Гамбурге корабль Polar Stern. За ними потянулись американцы и канадцы. Самыми же упрямыми оказались англичане - они до сих пор работают на маленьких судах.
- Построение карт океанического дна, конечно, дело очень важное, но что бы вы могли еще назвать в числе наиболее значимых открытий и методологических инноваций, стимулировавших начало этой самой "голубой революции"?
- В плане новых методик прежде всего отмечу то, что впервые в мировой практике нашими учеными была внедрена система одновременной работы двумя подводными аппаратами с базовым надводным судном на глубинах до шести тысяч метров. К настоящему времени пять принадлежащих институту подводных аппаратов уже совершили более полутора тысяч погружений. Геологические работы проводятся как на ходу судна - дистанционными методами, так и на геологических станциях и полигонах. Активно применяются автономные донные установки и буйковые станции - геологические обсерватории, действующие на протяжении года и более.
С помощью этих научных инструментов нам удалось установить, что масштабы подводного вулканизма приблизительно в десять раз превосходят масштабы вулканизма на суше, изученные уже давно. Глубинное дыхание Земли идет через дно океана, в значительной мере определяя химический состав воды и атмосферы.
После детальных исследований современного осадочного процесса геологам нашего института удалось перейти к исследованию более древних этапов истории океана. Вся колоссальная база данных по современным океанам была использована как основа для сравнительно-литоло-гического и сравнительно-биологического анализов. Это, в частности, позволило произвести глубокую реконструкцию условий среды и процессов, протекавших в древних океанах. С помощью компьютерной техники составлена серия палеотектонических карт древних (до миллиарда лет), ныне исчезнувших океанов. Таким образом, морская геология, изучавшая прежде лишь тонкую пленку донных осадков, превратилась еще и в науку историческую.
- Насколько перспективен Мировой океан с точки зрения запасов полезных ископаемых?
- Одним из важнейших открытий, которые были сделаны за последние несколько десятилетий при непосредственном участии отечественных гидрогеологов, было то, что на океаническом дне спрятаны огромные запасы нефти и газа. Нам уже все уши успели прожужжать, что углеводороды на суше скоро кончатся, они будут стоить все дороже и дороже, издержки по добыче будут только расти, придется все глубже и дальше бурить и так далее. А между тем уже сегодня каждая третья тонна нефти добывается не на суше, а в океане! А еще через год-два практически половина всей нефтедобычи будет морской. Причем, что особенно важно, найдены и уже эксплуатируются месторождения сразу на двух "океанических этажах".
Первый, хорошо всем известный - это шельф, подводное продолжение материка, закрытое океаном (до двухсот метров от уровня моря). Что же касается второго, глубинного, то долгое время считалось, что на большой глубине никаких серьезных запасов углеводородов нет (в принципе наши ранние исследования в целом подтверждали эту точку зрения). Откуда она взялась? Просто все дело в том, что, по идее, на большой глубине опускающиеся на дно органические соединения должны как бы "сгорать в водяной толще" - либо их по дороге съедают бактерии, либо они постепенно окисляются. А для образования нефти и газа нужна богатая исходная органика.
Морским геологам и, в частности, вашему покорному слуге удалось установить, что при изменении уровня моря происходит массовый сброс основной части органического вещества, которое накапливается в речных устьях, к основанию континентального склона. И речь здесь идет о глубинах от двух до четырех тысяч метров! То есть точка зрения научного мейнстрима, согласно которой на таких глубинах ничего подобного концентрироваться не может, все-таки оказалась неверной.
Причем общее отношение гидрогеологов к этой проблеме стало меняться лишь после того, как стало известно об успехах Бразилии. Бразильцы нефти на шельфе практически не нашли, и какие-то энтузиасты (наверное, с горя) решили-таки ее поискать на больших глубинах. Все крутили пальцами вокруг виска. А сейчас эти ребята под крылом компании Petrobras успешно добывают нефть на глубинах две-три тысячи метров! Правда, у них стоимость одной такой нефтяной платформы зашкаливает за миллиард долларов. Но зато они обнаружили месторождения, которые относятся к категории гигантских и супергигантских! И им уже удалось разработать свою собственную технологию добычи.
- А насколько давно бразильцы так отличились?
- Это произошло в течение последних десяти - пятнадцати лет. Причем об этом стараются поменьше писать, поскольку такая информация - из разряда коммерческих тайн глобального масштаба. Примерно та же история сейчас и с норвежцами, которых уже называют "северными арабами" благодаря их новым месторождениям нефти и газа в Баренцевом море.
- А разве у них не спад добычи сейчас?
- Да не верьте вы ничему! Это все чистой воды дезинформация. В международной конкурентной борьбе это проверенная стратегия- прикинуться, что, мол, все, труба наше дело, а самим тихой сапой наращивать производство.
- Хорошо, но с точки зрения себестоимости как обстоит дело? Те затраты, что в зоне шельфа, - это еще туда-сюда, а вот как насчет затрат на больших глубинах?
- А оказывается, что там себестоимость близка к той, которая у нас выходит при бурении нефти в Западной Сибири! Ведь там же дорог вообще нет, а если посмотреть на все сверху, с самолета, то просто делается страшно: сплошная вода! И комары. А еще есть и вечная мерзлота. Тоже большая проблема. Поэтому сейчас наша самая богатая (перспективная) нефтяная зона, да и не только у нас, а, возможно, вообще в мире, - в Арктике. Конечно, там добыча еще труднее, чем в Западной Сибири, там льды. Однако на сегодня самое крупное нефтегазовое месторождение в Арктике и в мире - Штокманское. А откуда, кстати, его название? Это - работа корабля Института океанологии "Профессор Штокман". Нас, конечно, за это в свое время похвалили, но сразу отставили в сторонку - дальше, мол, государство само разберется, когда и как его разрабатывать. Но пока, как бы наши нефтяники и газовики ни старались, дело не слишком сдвинулось с места: в одиночку России его не потянуть, платформы мы делаем ниже среднего уровня (в основном для Каспия, для Печорского моря, а там совсем другие условия). И все-таки я думаю, что в ближайшее время, в течение пяти лет, работа там должна начаться совместно с норвежской компанией Statoil.
Таким образом, в Мировом океане обнаружены нефть, газ плюс есть еще одна форма углеводородов - газогидраты. Они образуются при определенном сочетании температуры воды и давления: газ соединяется с водой, и получается что-то типа льда (углеводородного). Как эти газогидраты извлекать? В принципе возможны два способа- менять либо давление, либо температуру. Пока ученые склоняются ко второму варианту - температурному нагреванию.
- А эти газогидраты сосредоточены исключительно на океанском дне?
- Да. Причем зачастую выход этих газов происходит спонтанно, в результате различных геологических процессов, скажем, резко растет температура и образуются подводные грязевые вулканы. Это огромные природные сооружения с диаметрами до нескольких километров на дне, на больших глубинах, и их образование однозначно свидетельствует о наличии там газа.
Безусловно, открытие подобных месторождений будет продолжаться, и уже сейчас можно с уверенностью утверждать, что Мировой океан - это нефть и газ третьего тысячелетия. И, что бы ни говорили сейчас различные экономисты и философы, на обозримое будущее человечество хорошо обеспечено нефтью и газом океанского дна. А уж как, когда и почем все это добро добывать - это вопрос другой. Важно то, что мы на нашей планете сумели обнаружить новые закрома.
- Извините, что перебиваю, но я бы хотел еще немного уточнить про добычу на больших глубинах. Насколько я понял, эта "волна" пошла относительно недавно?
- Да, но про саму возможность обнаружения таких месторождений ученые говорили задолго до практических успехов последнего десятилетия. Вот, скажем, и я сам еще в доперестроечные времена составил специальную карту и обращал внимание руководства нашей Академии наук, что такая исследовательская работа очень важна. Но, скажем, международное научно-исследовательское судно Glomar Challenger, которое на протяжении многих лет вело бурение в океане, воздерживалось от подобных исследований. Я участвовал в подготовке этого судна к работе, в его первых океанических рейсах и постоянно агитировал их искать подальше от материкового склона. Но умное начальство этого судна так и не рискнуло туда соваться. Почему? Да потому, что оно было совершенно не приспособленным к подобным делам: вот нашли бы они где-то на большой глубине нефть, а обсадных труб, в которых нефть можно запереть, у них вообще не было. Конечно, в случае, если попадется какая-нибудь мелочь, нефть можно и задавить, скажем, при помощи специального барритового раствора, однако при обнаружении крупного месторождения большие давления приведут к тому, что все просто разметается как в глубине, так и на поверхности, и получится массовое загрязнение океана. Это как взрыв маленькой атомной бомбы.
Но дело все-таки не стоит на месте, и совсем недавно японцы наконец построили новейшее буровое судно, гораздо совершеннее Glomar Challenger, оснащенное такими обсадными трубами. Начало бурения запланировано уже на этот год. Корабль громадный, с водоизмещением 44 тысячи тонн, называется "Земля" (в переводе с японского, конечно). Он уже на воде, и сейчас проходят его последние испытания. Деньги в него вложены как японским государством, так и частными компаниями. Причем этот корабль в состоянии на глубине в четыре километра пробурить скважину через твердые донные породы еще на шесть километров. В общем, это - корабль будущего, такие возможности еще совсем недавно даже и в мечтах представить было сложно.
Руководители этого проекта неоднократно приезжали к нам в институт и очень внимательно все впитывали. И я им все время внушал, что они должны сделать на новом судне лаборатории полного цикла обработки. Они приняли это к сведению и построили целых три лабораторных этажа. А, скажем, на построенном американцами после Glomar Challenger новом научно-исследо-вательском корабле Joides Resolution таких лабораторных этажей два, причем они еще его позднее достраивали (добавили контейнерные лаборатории, изменили надстройку и так далее). То есть наши зарубежные коллеги, наконец, поняли, что без серьезной научной составляющей сегодня работать уже нельзя.
- С углеводородами вы нас порадовали. А есть ли серьезные перспективы у добычи прочих полезных ископаемых в Мировом океане?
- По части возможностей добычи различных ценных металлов с океанического дна ситуация пока, конечно, далеко не такая радужная. Но кое-какие успехи на этом направлении тоже имеются. Так, долгое время наш институт занимался морской геологоразведкой железо-марганцевых конкреций (океанической руды). В таких конкрециях помимо железа и марганца содержится много ценных редкоземельных металлов, а также медь, цинк и так далее. Мы написали много монографий на эту тему, и Министерство геологии серьезно заинтересовалось ее практическими перспективами: в середине семидесятых СССР был лицензирован участок Кларион-Клиппертон в тропической зоне Тихого океана, южнее Гавайских островов (наличие там больших запасов железо-марганцевой руды было ранее установлено нашим "Витязем"). Под это дело в рамках СЭВ была даже специально создана организация "Интерморметалл".
В рамках международной программы там долгое время проводились эксперименты по промышленной добыче руды с глубин порядка четырех-пяти тысяч метров, в институте
Гиредмет осуществлялась ее плавка, но, в конце концов, они прекратились, поскольку пока, конечно, экономически намного выгоднее все это добывать на суше. Впрочем, эта наша лицензия до сих пор поддерживается и сохраняется, по-видимому, до лучших времен.
В ходе экспедиций 1972-1974 годов геологам нашего института удалось также обнаружить в районе Галапагосского поднятия (в восточной части Тихого океана) гигантскую область распространения металлоносных осадков площадью более пяти территорий Франции. Там были открыты и закартированы крупные - до десяти миллионов тонн - рудные постройки, а также рудопроявления с высокими содержаниями золота, серебра, платины и цветных металлов.
Примерно тогда же, чуть более четверти века назад, на дне океана посреди подводных хребтов ученые впервые обнаружили особые гидротермальные источники, так называемые черные курильщики. Они представляют собой "факелы" железистых и марганцевых соединений с температурой выходящих рудоносных растворов до 400-500 градусов по Цельсию. К настоящему времени известно уже более ста таких "курильщиков" - сульфидных руд, богатых медью, цинком, свинцом, кобальтом, целым рядом других элементов, в том числе серебром и золотом. И в прошлом году австралийцы наконец получили первые международные лицензии на их промышленную разработку - в море Манус, рядом с Новой Гвинеей и Соломоновыми островами. По предварительным данным, в этих донных рудах как раз обнаружено очень высокое содержание золота. И снова - минимум официальной информации, никакого шума в СМИ. А научные руководители этого проекта, к слову сказать, тоже в прошлом были участниками нашего международного рейса в тот район Мирового океана.
- Каково ваше мнение относительно способов эффективного прогнозирования крупных природных катаклизмов на нашей планете? Может ли здесь нам помочь более глубокое отслеживание процессов, происходящих в Мировом океане?
Каким образом можно наладить опережающее прогнозирование масштабных катаклизмов природы, до сих пор еще не слишком понятно, но и в этом сложном вопросе изучение Мирового океана позволило достичь определенного прогресса. Так, именно в результате глубоководного бурения в толще океанических осадков удалось обнаружить исторические записи изменения климата Земли (перепадов температуры, влажности и так далее) на протяжении многих миллионов лет. Максимально - до ста шестидесяти миллионов лет, ибо таков "объем памяти", которая сохранилась в Мировом океане. Почему больше не получается? А потому, что дно океана - это подвижные тектонические плиты. И эти плиты постепенно уходят под материки и заменяются новыми, то есть происходит их постоянное обновление. Причем в среднем плиты сдвигаются и раздвигаются примерно каждые сто миллионов лет, и если считать, что вся история Земли насчитывает около пяти миллиардов лет, то получается, что за этот срок уже сменилось около пятидесяти "поколений" плит. И самой старой плите сегодня как раз сто шестьдесят миллионов лет.
Учеными были установлены огромные по продолжительности климатические циклы (в десятки, сотни тысяч и даже миллионы лет), и эти циклы накладываются друг на друга - есть большие (длинные) амплитудные колебания, внутри них - поменьше и так далее. И в узлах пересечения таких различных циклов как раз и происходят чаще всего глобальные природные катастрофы.
Кроме того, как вы, наверное, знаете, мы изучаем климатическую историю нашей планеты не только по донным осадкам, но и при помощи бурения льда на суше. В частности, была пробурена ледниковая толща в Антарктике (наш Институт географии там постарался), а также несколько скважин в Гренландии, в основном немцами и американцами. И когда сопоставили все эти климатические записи - из Антарктики, Гренландии и со дна Мирового океана, - обнаружилось просто исключительное, потрясающее совпадение. Правда, "ледниковые записи" пока ограничиваются несколькими сотнями тысяч лет (дольше информация там не сохраняется, так как ледники со временем расплываются).
- А что вы можете сказать относительно постоянно муссируемой сейчас темы глобального потепления и влияния на этот процесс человеческой деятельности?
Все эти рассуждения о массовых выбросах в атмосферу углекислоты и прочих парниковых газов, которые якобы оказывают существенное влияние на климат планеты, лично мне пока не кажутся слишком убедительными. В связи с этим достаточно опять-таки обратить внимание на то, что в Мировом океане содержится примерно в шестьдесят раз больше углекислоты, чем в атмосфере, то есть океан - это природная компенсационная система, и не только по углекислоте, но и по кислороду и прочим химическим веществам. Океан одновременно и производит углекислоту, и захватывает ее обратно в процессе фотосинтеза. И к настоящему времени ученым уже удалось закартировать те регионы, где идет ее нетто-отдача в атмосферу и где происходит обратный процесс. Причем особенно много углекислоты океан захватывает при образовании карбонатов и органических веществ. Так что все в итоге опять упирается в процессы, происходящие в Мировом океане, а не на поверхности Земли.
***
Бразильцы успешно добывают нефть на глубинах 2-3 тыс. метров. Они обнаружили там месторождения, которые относятся к категории супергигантских.