Лед и камень
Сколько льда в Антарктиде? Увеличивается или сокращается оледенение шестого материка? Что находится под мощным ледниковым покровом - горные хребты, равнины или глубокие впадины? Перед началом МГГ уверенно на эти вопросы нельзя было ответить. Сейчас карты Атласа Антарктики дают достоверную, хотя и далеко не исчерпывающую информацию по ним. Рельеф поверхности ледникового покрова, основные черты подледного ложа ученым известны. Получены представления о строении и свойствах антарктических льдов, об их современном режиме, а также эволюции во времени.
Изучению рельефа антарктического ледникового покрова в немалой степени способствовали научные походы советских и зарубежных ученых в центральные внутриконтинентальные районы Антарктиды и исследования с применением аэрофотосъемки на побережье. При этом, помимо топографо-геодезических и геолого-географических изысканий, выполнялся комплекс геофизических работ, выявивший и основные особенности рельефа подледного ложа. Эти работы, как правило, весьма сложные и трудоемкие, в последние годы стали успешно проводиться с применением космических методов,
С главными чертами морфологии антарктического оледенения знакомит современная карта. На ней выделяется прежде всего гигантское ледниковое плато Восточной Антарктиды, достигающее в центральной части более 4000 м. Оно представляет собой снежную равнину. В центре ее располагаются советские станции «Восток», «Полюс недоступности», «Советская»*, а на окраине - американская «Амундсен- Скотт». Уклоны снежно-ледяной поверхности начинают ощущаться лишь в краевой части континента, резко возрастая вблизи самого побережья. Поперечный профиль восточноантарктического ледникового покрова представляет почти идеальную эллиптическую кривую.
* Станции «Полюс недоступности» и «Советская» в настоящее время законсервированы .
Лед Антарктиды под влиянием собственной тяжести растекается из центральных возвышенных районов к периферии, и характер этого растекания подчиняется закону вязко-пластического течения. Только в тех местах, где мощности льда невелики, - чаще всего в прибрежных районах, - на характере ледникового рельефа нередко сказываются особенности подледного ложа. В результате наблюдается отклонение реальной ледниковой поверхности от расчетной эллиптической. Наиболее ярко такое отклонение заметно в районе гигантской меридиональной ложбины у 65° в. д. - Долины МГГ. Она прослеживается от берегов Земли Мак-Робертсона на сотни километров в глубь антарктического континента. Это колоссальное понижение в ледниковом покрове - следствие подледной депрессии коренного ложа. По Долине МГГ и ее продолжению - леднику Ламберта происходит усиленный отток льда из внутриконтинентальных районов к побережью.
Гора в ледяной пустыне
Некоторые отклонения от эллиптической формы возникают не только в связи с влиянием коренного рельефа, они также вызываются особенностями распределения осадков, температурным режимом ледниковой толщи и т. д.
Рельеф ледникового покрова Западной Антарктиды более сложный. Здесь выделяются три самостоятельных куполовидных поднятия, значительно уступающие Восточно-антарктическому ледниковому плато и по размерам и по высоте.
Геофизические (сейсмические, гравиметрические, радиолокационные) наблюдения в санно-гусеничных походах, исследования ледникового покрова с самолета и из космоса позволили получить точные представления как о рельефе ледяной поверхности, так и подледном ложе и, следовательно, составить карту толщины ледникового покрова.
Максимальная толщина льда, известная в настоящее время, - 4500 м в Восточной Антарктиде (равнина Шмидта) и 4335 м в Западной Антарктиде.
Исследователей величайшего материкового оледенения Земли, естественно, интересовал не только рельеф его поверхности, но и внутреннее строение. До недавнего времени имелись сравнительно скудные данные по этому вопросу. С помощью шурфов и неглубоких буровых скважин были исследованы лишь самые верхние, в десятки и первые сотни метров, горизонты ледникового покрова, 8 основном слои снежно-фирновой толщи, которая в центральных районах достигала мощности около 100 м. Проникновение дальше в глубь антарктического ледника оказалось технически сложной задачей из-за меняющейся с глубиной текучести льда. Для бурения ледников было сконструировано оригинальное оборудование, в частности, стали применяться специальные термобуры.
В 1968 г. в Западной Антарктиде в районе станции «Бэрд» американскими буровиками была пройдена толща льда в 2164 м до коренного ложа. На советской станции «Восток» в центре Восточной Антарктиды также ведется бурение. Толщина ледника здесь гораздо больше около 4000 м. И климатические условия значительно более суровые. Бурение с переменным успехом продолжается многие годы. Удалось преодолеть большую часть расстояния до коренного ложа.
1. Ми-8 - верный помощник.
2. Плато на уступе Моусона.
Извлеченный из буровой скважины керн дает информацию не только о внутреннем строении и режиме антарктического ледника, но и о прошлом нашей планеты. Мощная ледниковая толща формировалась из атмосферных осадков в течение многих десятков тысячелетий, и в древних слоях льда содержится богатый палеогеографический материал. Космическая пыль, продукты вулканических извержений и споры древних растений, занесенные сюда атмосферными потоками, - все это представляет огромный интерес для исследователя. Антарктический ледниковый покров - уникальный природный накопитель информации. Важно только суметь извлечь из ледникового керна все потенциально заключенные в нем сведения. И здесь на помощь приходят современные методы исследования.
Интересные данные о палеотемпературах и их эволюции в процессе накопления снежных осадков удалось получить, изучая соотношение стабильных изотопов кислорода (О18/О16) в образцах ледяного керна. Известно, что содержание О18 в выпадающем снеге зависит от температуры. Чем она выше, тем больше в снеге изотопа О18. Это позволяет не только выделять сезонные, зимние и летние слои, но и установить более продолжительные периодические вариации, вековые колебания климата. Исследования керна со станции «Восток», выполненные совместными усилиями ученых СССР и Франции, уже принесли важные научные результаты: получена кривая изменения температуры в Центральной Антарктиде за последние 150 тыс. лет.
Изучение кернов позволило представить также структурные особенности льда на различных глубинах. В верхних горизонтах непосредственно под снежно-фирновой толщей кристаллы льда располагались беспорядочно, лед насыщен пузырьками воздуха. С глубиной величина ледяных кристаллов возрастает, а размеры пузырьков воздуха под все усиливающимся давлением уменьшаются. С глубины около 1200 м появляются новые изменения. Кристаллы располагаются упорядоченно, главными осями вертикально, а размеры их вновь уменьшаются, пузырьки воздуха совсем исчезают. Очевидно, эти изменения вызваны прежде всего огромным давлением, достигающим на этой глубине порядка 100 атм.
В керне скважины со станции «Бэрд» в глубинных горизонтах отмечены тонкие слои льда с мелкими, раздробленными кристаллами - несомненные следы ледниковой тектоники, сдвигов ледяных блоков по внутренним плоскостям. Здесь же на глубинах от 1300 до 1700 м были обнаружены многочисленные слои вулканической пыли, очевидно, отражающие активизацию вулканической деятельности в Антарктиде несколько десятков тысячелетий назад. Еще глубже, непосредственно у коренного ложа, размеры кристаллов льда неожиданно сильно увеличились. А когда бур достиг дна, в скважину хлынула вода. Этот факт подтвердил теоретические выкладки ряда исследователей, утверждавших, что в Центральной Антарктиде под мощным ледниковым покровом у ложе температуры близки к 0' и лед там может таять.