http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=e6e6f896-2261-4e2e-97d4-71b041b19b08&print=1© 2024 Российская академия наук
В организации экспедиции приняли участие ученые из нескольких институтов РАН, включая Тихоокеанский океанологический институт им. В.И.Ильичева ДВО РАН (ТОИ), Институт океанологии им. П.П.Ширшова (ИО РАН) и Институт химии ДВО РАН (ИХ), усилия которых были скоординированы Научным агентством “Арктические морские исследования”. В экспедиции работали ученые и из других институтов РАН и Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова при участии стратегических партнеров ДВО РАН из США - Международного Арктического научного центра Университета Аляска-Фэрбанкс (МАНЦ) и Университета Джорджия, Атланта. За полтора месяца был выполнен уникальный комплекс биогеохимических и геофизических исследований в море Лаптевых, Восточно-Сибирском и Чукотском морях и по маршруту судна в морях Дальнего Востока, включая Берингово и Охотское. По значимости поставленных задач и масштабу исследований эта экспедиция стала крупнейшей из выполненных Российской академией наук в последние годы. А полученные в экспедиции результаты - единственный вклад Российской Федерации в международные комплексные океанографические исследования, выполненные в 2011 году в Тихоокеанском секторе Арктики в рамках Международного Арктического научного комитета.
Сегодня по просьбе редакции научный руководитель этой экспедиции доктор географических наук Игорь СЕМИЛЕТОВ рассказывает, в чем суть исследований, зачем РАН отправила своих сотрудников в ледовые моря в преддверии зимы и почему РФФИ не пожалел на один проект 30 млн рублей.
- Ну, во-первых, РФФИ поддержал по этой теме не один проект, а 12. Четыре из них были объединены для выполнения морской экспедиции в МВА, - сразу внес коррективы Игорь Петрович. - Каждый институт подавал отдельную заявку на конкурс, но все они были посвящены оценке масштабов и изучению механизма выброса метана в МВА. Руководители четырех крупнейших проектов (академик РАН В.Сергиенко, член-корреспондент РАН Л.Лобковский, доктор геолого-минералогических наук Н.Шахова, доктор географических наук И.Семилетов) при поддержке Министерства образования и науки РФ, Президиума ДВО РАН и лично академика Н.Лаверова смогли подготовить эту сложную и комплексную экспедицию в кратчайшие сроки. Все многочисленные логистические проблемы практически мгновенно были решены Научным агентством “Арктические морские исследования” всего за пять дней научно-исследовательское судно (НИС) “Академик Лаврентьев” было подготовлено к выходу в море. Результаты экспедиции - выдающиеся: получена новая информация о структуре верхней части донных отложений в море Лаптевых, обнаружены два типа мощных выбросов метана. Обработка результатов продолжается на берегу при участии ряда институтов РАН, университетов США, Швеции и Нидерландов... Блестяще действовала команда судна, разумно рискуя в условиях штормового осеннего моря, моряки помогли нам собрать уникальный материал.
Теперь о сути исследований. В ТОИ я работаю начиная с 1977 года, с конца 1990-х возглавляю лабораторию арктических исследований, а с 2001 года работаю в МАНЦ, куда был приглашен по согласованию с руководством ТОИ и Президиума ДВО РАН для развития российско-американских исследований в Арктике. И это у нас неплохо получается. Вот уже 20 лет мои научные интересы в основном направлены на выявление и изучение механизма формирования планетарного максимума метана и двуокиси углерода над Арктикой. Зачем? Существует гипотеза (я один из ее авторов), что заметное (примерно на 10%) превышение содержания метана (СH4) над Арктикой по сравнению с другими регионами нашей планеты в теплые геологические эпохи обусловлено таянием мерзлоты, которая в северном полушарии содержит массу органического вещества (ОВ). Когда в биогеохимический цикл вовлекается древнее ОВ, продуктом трансформации его в присутствии кислорода становится двуокись углерода (СО2), а при отсутствии кислорода - метан (СН4). Отметим, что в холодные эпохи этого максимума не существует, так как слой мерзлоты в это время составляет сотни метров и она не тает.
- Мерзлота - это промерзшая почва?
- Определение мерзлоты в учебниках немножко смешное: грунт, температура которого поддерживается ниже 0 градусов по Цельсию минимум... два года. Внешне мерзлота - как камень, с содержанием прослоек, клинов жильного льда. Содержание льда в мерзлоте может изменяться от нескольких процентов до десятков процентов. При оттаивании наземной или подводной мерзлоты в безкислородных (анаэробных) условиях из древнего ОВ образуется метан. Лет тридцать назад американские ученые из Национального управления океанических и атмосферных исследований (National Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA) и Университета в Портланде установили, что больше всего метана - на 8-10% - наблюдается в атмосфере над северными полярными широтами. Путем сравнения древнего состава воздуха, извлеченного из ледяных кернов Гренландии и Антарктиды (возраст - примерно 450 тысяч лет), было установлено, что в теплые эпохи, предшествующие голоцену - нашему времени, этот максимум также существовал, но исчезал в холодные. Полный климатический природный цикл составляет примерно 105 тысяч лет, но в нашу эпоху теплый период затянулся на несколько тысяч лет - видимо, что-то сломалось в климатической кухне. Что - вопрос сложный и требует дополнительных исследований. В теплые эпохи температура воздуха в среднем на 4-6оС выше, чем в холодные, что и вызывает таяние мерзлоты, высвобождающей гигантские запасы ОВ в форме СН4 и СО2. На основании этих открытий где-то в начале 1990-х мы с Сергеем Зимовым сформулировали гипотезу об определяющей роли состояния мерзлоты в формировании планетарного максимума СН4 и СО2 - основных (после паров воды) парниковых газов.
- Занятие Арктикой - мода последних лет? Чилингаров погружается, в Архангельске создают Северный (Арктический) федеральный университет, даже китайцы шлют корабли в Арктику... Или Арктика - потребность цивилизации? Северный морской путь короче, полезные ископаемые, освоение шельфа?
- Изучение Арктики - необходимость. И не только для удовлетворения любопытства ученых или роста доходов бизнеса, а для выявления роли Арктики в климатических изменениях. А по поводу моды... Наша научная группа начала складываться в самом конце 1980-х годов, когда в СССР с партийных трибун зазвучало слово “перестройка”. В эти времена Сергею Зимову удалось создать научную станцию в поселке Черском под эгидой Тихоокеанского института географии ДВО РАН (ТИГ). В начале 1990 года мы начали вместе изучать механизм формирования максимума метана и двуокиси углерода в атмосфере над Арктикой. Вскоре мы опубликовали несколько пионерских работ, были замечены мировым научным сообществом, но тут рухнул Союз... И Гайдар сказал: “Север нам не нужен”.
- Как это отозвалось на нашей научной работе?
- Как отозвалось? - переспрашивает Игорь Петрович и, чуть помолчав, отвечает: - Радикально. Был сорван завоз, целые поселки за Северным полярным кругом вошли в зиму без топлива и продуктов питания. Люди просто замерзали, например, в поселке Депутатский. Инфраструктура была разрушена, и мы готовились к тому, что Академию наук тоже разрушат. Мы тогда практически ушли в автономку... Смогли собрать на базе в Черском лучшую по тем временам аппаратуру для изучения потоков СО2 и метана. Работали много и эффективно, получили интересные результаты...
- Вы были первые, кто это заметил?
- Нет, до нас уже работали в этом направлении канадцы и американцы в Северной Америке, в Европе - шведы, а вот в сибирской Арктике первыми оказались мы. Я, кстати, океанолог, просто, как земноводное, “выползал на сушу” с января 1990-го по лето 1994 года: работал с наземными мерзлотоведами, много чему научился. И с этим знанием потом ушел обратно в море - на шельф Восточной Арктики. В 1993 году мы выиграли грант по первому конкурсу РФФИ. Это были первые российские деньги, которые мы получили вне зависимости от блата, отката, начальства или знакомства. Деньги не были велики, но они сыграли огромную психологическую роль: мы увидели, что кому-то в этой стране нужны. А потом появился Фонд Сороса. Я к тому времени собирался уходить в море, оставив в Черском все газоаналитические приборы, с большим трудом раздобытые, чтобы ребята не теряли темп, продолжали исследования. Ведь там трудились все мои однокурсники, на то время - сотрудники ТИГ ДВО РАН: Сергей Давыдов, Юра Воропаев, Сергей Просянников (все вместе жили в одной комнате в студенческом общежитии) и их жены - ну, просто декабристки. Сейчас эта станция в нижнем течении реки Колымы из числа лучших полярных научных центров в мире, ею руководит Сергей Зимов - один из наиболее известных российских ученых. Но мне кажется, что его больше знают и ценят за пределами нашей страны. Индекс цитирования у него по России самый высокий в науках о Земле, примерно как у Жореса Алфёрова в физике.
- А влияние семьи?
- Семья либо терпит таких, как мы, либо нет. Вы про родителей? Они сыграли свою роль в нашем становлении. Отец у меня был военным хирургом, в детстве наша семья попала на Крайний Север, между Магаданом и Охотском. Там я узнал, что такое охота, рыбалка, рисковые всякие дела. В современном понимании у меня не было детства: телевизора, компьютера... У меня были ружье, сетка... И еще... хорошая поселковая школа, где прилично преподавали физику. После школы я поступил в Дальневосточный госуниверситет, на кафедру океанологии. У Зимова отец тоже военный - капитан первого ранга в отставке. Сергей так и остался в Черском, создает там Плейстоценовый парк - заказник в 150 километрах к югу от побережья Северного Ледовитого океана. Он пытается воссоздать тундростепи, в которых когда-то обитали мамонты. У него несколько публикаций в Science, Nature, других журналах с высоким импакт-фактором. Он из Черского так и не уехал, а я в 1994 году подал на грант Сороса, выиграл и вернулся в море.
- 500 долларов помогли?
- 75 тысяч. Было два таких гранта: один получил Сергей Сергеевич Лаппо, бывший директор ИОРАН, и я - просто кандидат наук, научный сотрудник. Потом на нашу работу 25 тысяч долларов добавило Правительство России (это была единственная поддержка “сверху” за всю историю наших почти 20-летних исследований в Арктике). Этих денег моей группе в ТОИ хватило на несколько первых наших экспедиций в МВА, дельту реки Лены... Кстати, после возвращения в море, на берега моря Лаптевых (после переезда из Черского в Тикси) адаптироваться помогли ученые из Института мерзлотоведения СО РАН, что в Якутске, и Александр Гуков - он сейчас директор Усть-Ленского заповедника. Я тогда понял, что мне нужно изучать роль шельфа в формировании планетарного максимума метана. И когда получил грант Сороса, закупил новые комплекты аппаратуры, нашел квалифицированных ученых из разных университетов (Владивостока, Санкт-Петербурга) и отправил их на судах в Восточную Арктику для первых измерений растворенного метана и СО2, а сам организовал нашу научную базу в Тикси на основе Полярной геокосмофизической обсерватории, принадлежащей Институту космофизических исследований и аэрономии в Якутске (СО РАН). Тогда этой станцией руководил Сергей Рябчук, который нам очень сильно помог. На базе этой обсерватории мы до сих пор работаем. Отсюда, из Тикси, начинались многие экспедиции, были сделаны первые шаги по изучению роли прибрежной зоны МВА в региональном балансе СН4 и СО2.
- Быстро выяснили про основные источники метана в море?
- Ну, что вы. Площадь МВА свыше 2 млн квадратных километров, около 30% шельфа Северного Ледовитого океана... За все время мы провели 27 экспедиций в Арктике - и зимой, и летом. С 1993 года я постоянно выигрывал гранты РФФИ, был, кажется, первым человеком из провинции, кто провел семинар по результатам своих исследований в секции “Науки о Земле”. Доложил успешно, стал ближе общаться с сильными учеными из Москвы, начал делать сообщения о роли северных систем в Европе, Америке, все чаще публиковаться в зарубежных журналах и проводить все больше времени в МАНЦ и других университетах. Для проведения высококачественных исследований в морях Арктики требуется объединение ресурсов, знаний, навыков ведущих специалистов мирового класса. Нам удалось объединить усилия заинтересованных ученых из 12 университетов и институтов России, США, Швеции, Нидерландов и Великобритании. Это позволило привлечь гранты Национального научного фонда США, НОАА. Начиная с 2002 года мы сотрудничаем в Университете Стокгольма с профессором Оръяном Густафссоном - это для нас большая удача. Кроме таланта ученого он обладает даром организатора: выиграл гранты в Швеции, привлек других известных исследователей к работе, таких как Лейф Андерсон из Университета Гетеборг, Мартин Якобсон из Университета Стокгольм. Совместными усилиями удалось провести комплексную экспедицию в МВА в 2008 году на борту гидрографического судна “Яков Смирнитский”. Результаты этой экспедиции были признаны НАСА в 2008 году на пресс-конференции Американского геофизического союза в Сан-Франциско как лучшие биогеохимические исследования Международного Полярного года. Эти исследования являются хорошей основой для развития дальнейшего взаимовыгодного сотрудничества. Например? Есть все основания для установления рабочих отношений между РФФИ и Шведским национальным фондом. Это было бы очень полезно для России и всех стран, работающих в Арктике. Глубокая интеграция российских ученых в мировую науку - это жизненно важная необходимость, о которой уже было объявлено на самом высоком уровне, но пока не очень много в этом направлении сделано, к сожалению.
- Есть ли проблемы?
- Как же без проблем? Огромные усилия уходят на поиск ресурсов, необходимых для осуществления исследований шельфа МВА. Это и финансы, и аппаратура, подбор и аренда нужного судна в нужное время в нужном месте... И вот когда вы уже доползаете до цели и у вас уже есть какие-то деньги, партнеры, тут на вашем пути возникает таможня, закон о конкурсах и электронных торгах. Хорошо, что лаборатория арктических исследований ТОИ ДВО РАН (аксакалы - Олег Дударев, Ира Пипко, Света Пугач, Анатолий Салюк, Виктор Карнаух, Нина Бельчева, из молодых - Саша Чаркин, Денис Космач, Эдик Спивак, Андрей Крухмалев, Аркадий Куриленко, начиная с 2003 года с нами работает Наталья Шахова) уже накопила опыт преодоления всех этих бедствий, но это ведь забирает наши силы и время... Имея уникальный материал и десятки публикаций в топовых журналах в России и за рубежом, наши сотрудники долго пишут диссертации - просто не хватает времени... Еще пример? Ну, вот вечные проблемы с таможней. Мы вынуждены, следуя правилам организации ее работы, туда-сюда возить уникальное оборудование, так как оставить у себя надолго не можем. В результате гоняем дорогую аппаратуру из США или из Швеции туда-обратно каждый год. А ведь это бессмысленный расход больших денег и просто потерянное для науки время. Доходит до того, что из-за непрофессиональных действий некоторых ответственных лиц аппаратура просто маринуется на складе и возвращается обратно, не достигая адресата. Пример? Так случилось с двумя отборниками аэрозолей, которые через договор с ФЕДЕХ присылали в ТОИ из Стокгольмского университета. Даже мы с нашим многолетним опытом ничего не смогли сделать, аппаратура вернулась назад в Швецию, отбор аэрозолей по всей трассе экспедиции 2011 года вокруг всей Северо-Восточной Азии не состоялся, наука просто потеряла уникальную коллекцию данных... Подобных примеров тьма. Такое впечатление, что у нас кто-то в России заинтересован завалить отечественную науку до конца. К нам приходят коллеги - американцы, европейцы, которые хотят вместе с нами работать, но далеко не все выдерживают этой борьбы с дурью, у них драйв иссякает, они уходят (или не приходят). Это как раз и есть то, что иностранцы называют у нас в России плохим инвестиционным климатом.
- Откуда же результат?
- Из упорства, из последовательности. В прошлом году мы с Натальей Шаховой и другими соратниками из ТОИ, коллегами из других стран опубликовали в Science результаты наших исследований. За одни сутки было больше 1000 публикаций в масс-медиа по поводу нашей работы на всех континентах, мониторил их Университет Аляска-Фэрбанкс. До нас считалось, что подводная мерзлота стабильна, что она - словно непроницаемая крышка для газов и газовых гидратов, которые в гигантском количестве находятся под мерзлотой. А мы нашли, что шельф МВА - огромный источник метана и потенциально он может стать доминирующей причиной глобальных изменений климата. Международное сообщество приняло эту гипотезу. Работы были бы невозможны без постояной поддержки председателя Президиума ДВО РАН академика В.Сергиенко. Именно с его помощью удалось с нуля поднять эту тему до мирового уровня. Важнейшим компонентом исследований является стратегическое сотрудничество с учеными из ИО РАН, с которыми я близко работаю с середины 1980-х. В 2011 году сотрудниками ИО РАН из группы члена-корреспондента Л.Лобковского было выполнено около 1500 миль сейсмопрофилирования высокого разрешения... Обсуждения результатов с крупнейшим геохимиком нашего времени Е.Романкевичем также являются важным компонентом нашего успеха. В этом направлении мы плотно работаем с кафедрой мерзлотоведения геологического факультета МГУ, а точнее - с группой профессора Николая Романовского, звездой первой величины в современном мерзлотоведении, и с Димой Никольским из Геофизического института Университета Аляска-Фэрбанкс. Недавние результаты совместного моделирования показали, что возможно сквозное протаивание мерзлоты, и это в значительной степени объясняет наличие аномалий метана на всех МВА.
- Чем это плохо или хорошо?
- В современной атмосфере чуть больше 5 млрд тонн метана. А в газовых гидратах под подводной мерзлотой его предполагается от 1500 до 2000 млрд тонн. Это значит, что при выбросе 1-2% от этого предполагаемого запаса в атмосферу может поступить во много раз больше метана по сравнению с современным его количеством. Это спровоцирует значительное усиление парникового эффекта, что может привести к труднопредсказуемым климатическим последствиям. Эту тему мы постоянно обсуждаем с академиком РАН Георгием Сергеевичем Голицыным и другими сотрудниками Института физики атмосферы РАН - членом-корреспондентом РАН Игорем Моховым, докторами наук И.Репиной и П.Демченко... Мы с ними работаем уже много лет. Отметим, что обеспокоенные проблемой ученые из России и США уже настояли на включении этой темы - деградация подводной мерзлоты и выбросы метана из шельфа морей Восточной Арктики в атмосферу - в план научно-технического сотрудничества двух арктических стран под первым номером в разделе “Климат”.
- Из-за обилия метана жизни на Земле придет конец?
- Если произойдет быстрое и многократное увеличение концентрации атмосферного метана, то последствия могут быть драматическими. Одна из недавно опубликованных гипотез говорит о том, что динозавры 65 млн лет назад массово вымерли в результате выброса метана... Но не будем драматизировать - этот процесс может затянуться на годы-десятилетия-столетия, мы пока не знаем. Для ответа на этот вопрос нужны комплексные всесезонные многолетние исследования, а это дорого стоит...
- Влияет ли на выброс метана каким-то образом сейсмика?
- Прекрасный вопрос. Мы предполагаем, что один из основных механизмов дестабилизации гидратов, которые уже в стадии трансформации, землетрясения или моретрясения, если хотите. Эта рабочая гипотеза имеет глубокий смысл. Есть две тектонические мегаплиты, североамериканская и евроазиатская. Граница между ними приходится на море Лаптевых, это рифтовая зона, где земная кора самая тонкая на планете и высокая плотность сейсмических событий. Американцы посчитали, что 4-балльное землетрясение на глубине 15 км (обычное для этого района) может дестабилизировать газогидраты. Это приведет к переходу метана из твердой фазы в газообразную и даст мгновенное увеличение его объема в 150-170 раз. То есть взрыв... Один из результатов нашей последней экспедиции - то, что мы обнаружили: высокая плотность выбросов метана приходится как раз на этот тектонический шов. Именно там мы нашли самый крупный выброс метана - до километра в поперечнике. Адская кухня планеты. Такого еще в Мировом океане не находили. А мы зарегистрировали под дном судна в маленьком районе 117 подобных факелов! Это значит, что их тысячи, тысячи... Поэтому надо расширять масштабы исследований, нужна как минимум национальная программа, а лучше - международная. Речь идет об изучении механизма наиболее вероятного быстрого климатического изменения. Прежде всего, мы надеемся, что наконец кто-то убедит Правительство России найти на это целевые средства (МВА ведь НАШ шельф!). Если деньги найдутся, то мы гарантируем их высокоэффективное использование на выполнение важнейших исследований.
- А метан этот годится для добычи и использования в народном хозяйстве?
- Вопрос волнует всех, но он преждевременный. Надо сначала количественно оценить, уточнить, где и сколько этого метана. В какой-то степени для этого и была организована впервые узкосфокусированная уникальная экспедиция 2011 года под флагом РФФИ. Как я уже говорил, мы с помощью Научного агентства “Арктические морские исследования” объединили усилия четырех грантополучателей из различных институтов РАН. Наш проект поддержан РФФИ на два года (2011-2012), поэтому летом 2012-го планируем вторую морскую экспедицию в МВА. В марте следующего года мы также планируем вторую экспедицию с бурением подводной мерзлоты с припаянного льда. Крайне важно - сохранить лидерство российских ученых на шельфе МВА - наиболее интересном в климатическом аспекте регионе планеты. Это будет нашим вкладом в 20-летний юбилей РФФИ, с которым мы вместе все эти годы. Глубина - от 50 до 100 метров, чем глубже - тем лучше. Вот откуда нам нужен керн. Получив эти колонки донных отложений, мы сразу на месте проведем ряд анализов. В замороженном виде будем доставлять образцы в лаборатории Москвы, Владивостока, Стокгольма, Утрехта, на Аляску, в Атланту. У настоящей науки нет границ. Нет российской, американской, китайской науки, настоящая наука международная. И ответы она ищет на вопросы планетарного значения.