Как пишется и как читается ледниковая летопись
Снег, выпадающий на ледник, ложится слоем на его поверхность, причём зимние отложения по строению сильно отличаются от летних. Каждый год новый слой снега погребает под собой прошлогодний, и так — в течение десятков и сотен тысяч лет. Ледник растет, древние слои оказываются всё глубже и глубже, и вся ледяная толща разбивается на годовые слои, похожие на годичные кольца деревьев. Так пишется ледниковая летопись, но, для того чтобы её прочитать, необходимо по крайней мере научиться определять возраст каждого ледникового слоя.
В верхней части ледника, образовавшейся «совсем недавно» — за последние несколько тысяч лет, — возраст слоя определяется без особого труда. Для этого просто подсчитывают годовые слои, состоящие из зимних и летних отложений. С увеличением глубины сделать это становится всё труднее, поскольку лёд медленно течёт. Поэтому при определении возраста древних слоев используют специальные расчёты, учитывающие это движение.
В ледниках записано гораздо больше подробных сведений о былых эпохах, чем в годовых кольцах деревьев. Они могут рассказать учёным о том, какой климат, температура воздуха, атмосфера были на нашей планете не 10—20, а 200—300 тыс. лет назад. Даже сведения о ветрах, дувших в те далёкие эпохи, остаются в памяти ледников. Как же хранится в толще льда вся эта богатейшая информация? Вы знаете, что вода состоит из двух химических элементов — водорода и кислорода. Но кислород и водород бывают разные — «лёгкие» и «тяжёлые», Из так называемых лёгких изотопов образуется обычная вода, а из тяжёлых — тяжёлая. Среди множества молекул обычной воды всегда можно найти несколько молекул тяжёлой — в природе они, как правило, неразлучны. Но дело в том, что содержание тяжёлой воды во льду зависит от температуры, при которой он образовался. Чем выше температура, тем больше в составе льда молекул тяжёлой воды. Поэтому, измерив количество тяжёлой воды в толще льда, можно достаточно точно узнать, какая температура была в момент его образования. Вместе с водой в толще ледника хранится и атмосферная пыль, которая осела на поверхности льда много тысяч лет назад. Сделав её анализ, можно узнать, чем был загрязнён воздух в те эпохи, откуда он принесён ветрами, не было ли тогда крупных извержений вулканов и многое другое.
Ещё более интересные записи ледниковой летописи касаются состава древней атмосферы. Проблема загрязнения воздуха является одной из насущных проблем современного человечества. А узнать, насколько сильно мы испортили нашу атмосферу, можно лишь сравнив её современный состав с тем, который она имела задолго до появления человека и промышленности. А где же найти древний воздух?
В ледниках. Выпав на поверхность, снег вначале превращается в фирн — рыхлый зернистый лёд с большим количеством воздуха.
Уплотняясь и замерзая, фирн образует лёд, и содержащиеся в нем пузырьки воздуха плотно закупориваются в ледниковой толще. Выделив эти мельчайшие пузырьки древнего воздуха, ученые делают их химический анализ и определяют, сколько в нём было углекислого газа, кислорода, метана и многих других атмосферных газов.
Самое важное и интересное заключается в том, что всю информацию, записанную в ледниковой летописи, можно читать шаг за шагом, год за годом, отдельно и по порядку анализируя каждый годовой слой льда. Двигаясь сверху вниз, можно проследить, как постепенно изменялись температура, загрязнённость и состав земной атмосферы, как колебались климатические условия на Земле в течение сотен тысяч лет. Для того чтобы это узнать, надо пробурить тысячеметровую толщу ледников, достать пробы льда с разных глубин и потом подвергнуть их анализу в научных лабораториях.
Первая скважина во льду была сделана в Альпах в Альпах в 1841 г., а спустя полвека несколько альпийских скважин уже достигали ледникового ложа. В наше время бурение ледников стало обычным занятием исследователей. Глубина некоторых скважин в Гренландии и Антарктиде превысила 2 км.
Бурить лёд очень нелегко из-за его пластичности: стоит вынуть буровой снаряд, как стенки скважины быстро смыкаются. Поэтому скважину приходится заполнять незамерзающей жидкостью, которая имеет ту же плотность, что и лёд. Обычно для бурения применяют либо электромеханический, либо электротермический способ, когда лёд плавят нагреваемой коронкой бура.
Колонка льда, вынимаемая во время бурения из толщи ледника, называется «керн». Его бережно отвозят в специальные лаборатории-холодильники, где подробно изучают, применяя самые современные методы анализа.
Самые интересные результаты пока принесло бурение на полярной станции «Восток» в Антарктиде, начатое ещё в 70-х гг. XX в. Станция «Восток» расположена в центральной части Восточной Антарктиды на высоте 3490 м. Средняя годовая температура здесь —56,б С, снега за год накапливается чуть больше 2 см. Толща ледника в 3500 м содержит лёд, отложенный на протяжении сотен тысяч лет.
