Антарктика, ледяная пустыня с невыносимыми для живых существ климатическими условиями, — пожалуй, самое негостеприимное место на нашей планете. Однако именно она, неприветливая и заледеневшая, все сильнее приковывает к себе внимание научного мира. Здесь ученые-климатологи пытаются найти ключ к пониманию того, что происходит с нашей планетой.

В марте нынешнего года стартовала научно-исследовательская программа «Международный полярный год», которая охватывает обе полярные области, Арктику и Антарктику, и продлится до февраля 2009 года. За эти два года 160 ученых из 63 стран мира проведут в полярных регионах два годовых цикла наблюдений, которые помогут им лучше понять процессы климатических изменений на планете. Одна из организаций, возглавляющих программу исследований, — австралийское научное подразделение по изучению Антарктики (AAD). Именно оно опубликовало в свое время данные об изменении атмосферных процессов в районе ледяного панциря Купола Лоу (Law Dome), которые послужили сигналом тревоги для ученых всего мира.

Опасения доктора Лоу

«Вечные льды в этом месте состоят из хорошо различимых летних и зимних слоев, — говорит доктор Филлип Лоу, бывший директор подразделения AAD, который недавно отметил свое 95-летие. — Их можно считать, как кольца у дерева, с той разницей, что по этим слоям, формировавшимся на протяжении сотен тысяч лет, можно проанализировать историческую климатическую картину Земли».

«К сожалению, — продолжает ученый, именем которого был назван этот район Антарктики, — мы пока не располагаем достаточным количеством информации, которая смогла бы подтвердить, что изменения климата, подобные сегодняшним, уже имели место на Земле на протяжении последних нескольких тысяч лет. Именно это тревожит нас больше всего. Мы хорошо помним, как несколько лет назад всех ужаснули сообщения о почти полном разрушении шельфовых ледников в Антарктике, а ведь мы говорим о вечных льдах, толщина которых составляла сто метров и более».

Эти неутешительные выводы были подтверждены год назад, когда один из спутников NASA зафиксировал серьезные изменения в ледяном покрове Антарктиды, произошедшие за последние годы. Согласно представленным данным, площадь так называемого вечного льда только за один год сократилась почти на 15%, то есть на площадь, примерно равную территории Турции. Сотрудник лаборатории NASA доктор С. Нгайэм из Калифорнии считает это самым наглядным свидетельством глобального потепления в Антарктике и катастрофического повышения уровня воды в мировом океане.

Задолго до этого тревожные сигналы поступили от исследователей другого полярного полюса — Арктики. В 1994 году сотрудники Московского института океанологии первыми обнаружили потепление воды в Северном Ледовитом океане, измеряя время распространения звука из одного конца океана в другой и сравнивая свои показания с предыдущими историческими данными.

«Мы не сразу поверили в это, — рассказывает профессор Александр Гаврилов, сотрудник Центра морских исследований Технологического университета Кертин, Западная Австралия, который принимал тогда участие в этой работе. — Решили, что это просто ошибка в наших моделях! Ведь в то время еще не было всех этих разговоров о катастрофическом потеплении!»

К сожалению, очень скоро выводы российских ученых начали подтверждаться. На следующий год в этот район океана вошел канадский ледокол, который также зарегистрировал аномально высокую температуру. Вскоре окончательно стало понятно: температура атлантических вод

в Северном Ледовитом океане повышается с каждым годом, причем она существенно выше, чем это было в 1980-х.

Поющие айсберги

Бывший исследователь Арктики, сегодня профессор Гаврилов исследует Антарктику, причем изучает ее оригинальнейшим образом — прослушивает из-под воды.

Все началось в 2002 году, когда сотрудники немецкого Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера сделали интересное открытие — записали на пленку и смогли воспроизвести «пение» отколовшегося айсберга. Как это часто бывает, открытие было сделано случайно — ученые занимались записью сейсмических сигналов, вызванных тектоническими подвижками на ледяном шельфе Антарктиды.

«Певцом» оказался большой (шириной 20 км и длиной 50 км) айсберг B-09A у восточного побережья Антарктиды. Гигантская глыба врезалась в подводный полуостров и застряла там, а потоки воды, протекающие на большой скорости сквозь расселины и тоннели в айсберге, заставили петь огромную льдину.

Они и в самом деле поют, эти ледяные горы. Однако звуковые волны, исходящие от айсберга, имеют слишком низкую для нашего слуха частоту. Океанологи, которые проводят теоретические и экспериментальные исследования в области акустики океана в Центре морских исследований университета Кертин в Перте, проигрывают записанные в четырех диапазонах (3−15 Гц, 15−30 Гц, 30−60 Гц и 60−100 Гц) звуки и шумы Антарктики с повышенной в десять и двадцать раз скоростью. Только в такой записи человеческое ухо способно услышать пение айсбергов — низкое, мощное гудение, будто бы в огромной оркестровой яме невидимого театра настраивает свои инструменты далекий оркестр.

Изучение поющих айсбергов, анализ звуковых волн, источником которых они являются, — лишь небольшая часть чрезвычайно интересного проекта по изучению Антарктики, предложенного австралийскими океанологами-акустиками три года назад. Слушать Антарктику из-под воды — главная идея этого проекта. Ученые исследовали технические возможности и эффективность длительного непрерывного дистанционного акустического обнаружения, классификации и статистического анализа таких событий, как растрескивание льда и откалывание айсбергов на антарктических шельфовых ледниках. Дело в том, что процессы уменьшения ледников за счет отламывания, отрывания от них крупных айсбергов — один из основных индикаторов глобальных климатических изменений. Процессы откалывания антарктических льдов, наблюдаемые на протяжении последних 20 лет, носят чрезвычайно интенсивный характер и привели к значительным изменениям в антарктическом ледниковом щите. Особую тревогу у ученых вызвали несколько недавних случаев откалывания крупных айсбергов. Тем не менее однозначного вывода — остается ли интенсивность откалывания льдов в естественных пределах или же неуклонно нарастает — пока нет. Для более точного предсказания дальнейшего вероятного разрушения антарктического ледникового щита необходимо постоянное научное наблюдение. Откалывание больших айсбергов можно наблюдать из космоса, эти события регистрируются спутниками, в вот мониторинг и статистический анализ обрушения мелких айсбергов, растрескивание ледяного панциря невозможно наблюдать удаленными средствами.

Разумеется, можно поставить под водой измерительные и приемные устройства — подводные микрофоны, и это делается. Однако передавать из Антарктики сигналы чрезвычайно трудно и дорого, особенно в реальном времени.

Идея проекта заключалась в следующем: ученые предложили использовать для своей работы уже существующие уникальные станции Международной наблюдательной сети за нелегальными подводными ядерными испытаниями International Monitoring System (IMS). Эти станции, стоимостью около $10 млн. каждая, кабелем соединены с берегом, и оттуда в реальном времени поступают данные, благодаря которым можно непрерывно следить за Антарктикой. В Индийском океане таких станций всего три, и одна из них, HA01 IMS, с 2003 года стоит примерно в 110 км от мыса Льюин, на юго-западной оконечности Австралии.

Скорость звука зависит от температуры, солености и плотности воды. Температура выше у поверхности воды, а также на большой глубине за счет гидростатического давления; соответственно и скорость звука в этих слоях выше. В результате в толще воды образуются «звуковые волноводы» — каналы, по которым акустические волны могут распространяться на огромное расстояние.

Если бы не было материков, то звук, даже не очень сильный, мог бы несколько раз обогнуть Землю практически без потерь. Этим явлением всегда пользовались военные для обнаружения подводных лодок. Им же пользуются и океанологи-акустики для исследования океана.

Пульс планеты

Серьезная работа по слежению за пульсом Антарктики продолжается. Океанологи-акустики, вооруженные уникальным приборами, все это время продолжают вести наблюдение примерно за третью всей береговой линии Антарктиды. Все непрерывные записи шумов со станции HA01 разделены на 20-секундные фрагменты. За три года наблюдений было записано более 250 000 таких последовательных фрагментов! За эти годы сотрудники центра накопили немало ценных данных. Например, они уже знают, что шум Антарктики сильнее летом и слабее зимой и что откалывание происходит неравномерно: есть районы интенсивных процессов, а есть — более слабых.

Еще один важный проект, международная глобальная программа слежения Argo, был запущен несколько лет назад американцами. В океан были выброшены поплавки с изменяющейся плавучестью, которые опускаются вниз на глубину до 2000 м, дрейфуют на этой глубине в течение десяти дней, а потом всплывают и передают все записанные данные через спутниковые каналы связи на землю.

«Программа эта началась более пяти лет назад, — рассказывает Александр Гаврилов, — и за это время в океан было выброшено всего около 3000 поплавков. И только сейчас наступает время, когда объем информации становится достаточен для того, чтобы делать какие-либо выводы.

Айсберги тем временем продолжают петь свои странные песни, от расшифровки которых во многом зависит судьба планеты.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2007).