Доклад: Через Гренландский ледниковый щит
Бурение началось в 1996 г. В 1997 г. остановлено из-за аварии. В 1998 г. заложена новая скважина - в 25 м от устья первой. Траншея, таких же размеров, что и предыдущая, была соединена проходами со старой буровой и кернохранилищем.
В 1999 и 2000 гг. автор статьи принимал участие в этом проекте в качестве научного сотрудника и в течение нескольких месяцев занимался бурением, приготовлением промывочной жидкости, ликвидацией осложнений и аварий, консервацией бурового комплекса.
Как попасть в Гренландию
Путь длиной в 3234 км (по прямой) между Санкт-Петербургом и базой NGRIP - это всего 9 ч полета. Первая пересадка в Копенгагене, вторая в Кангерлюссаке (что в переводе с эскимосского означает “Большой фьорд”).
Этот поселок на западном берегу Гренландии, в 50 км к северу от Полярного круга, находится у основания самого длинного фьорда (180 км) с тем же названием. До конца 70-х годов Кангерлюссак назывался по-датски Сандре Стремфьорд. В 1979 г., когда бывшая колония стала самоуправляющейся частью Королевства Дании, по решению ее нового парламента почти все датские топонимы были заменены эскимосскими.
Кангерлюссак построен в 1942 г. американцами и до начала 90-х сохранял функцию военной авиабазы. После распада СССР она потеряла актуальность и была ликвидирована. Все здания, взлетно-посадочная полоса и метеостанция безвозмездно переданы Дании. Теперь Кангерлюссак - основные международные ворота Гренландии, здесь совершают посадку самолеты из Дании, Канады и Исландии, а затем вертолеты развозят многочисленных туристов по острову.
В нескольких десятках двух- и трехэтажных домов постоянно проживают чуть более 300 человек, занятых в основном обслуживанием аэропорта. Одно из зданий называется ласково KISS (Kangerlussuaq International Science Support center). В нем находится штаб-квартира проекта NGRIP, в которой в полевой сезон находятся два оператора, управляющие доставкой на ледник людей и грузов.
До самой базы остается 951 км и перелет не обходится без американцев, по сути дела, монополистов в области крупных полярных перевозок. Самолеты 109-й Тактической воздушной группы ВВС США “Геркулес” совершают посадку и взлет на колесах или лыжах. При максимальном радиусе полета около 3800 км они способны перевезти 6 т груза. Для сравнения скажу, что самолет “Твин Оттер”, широко распространенный в зарубежной Арктике, имеет радиус полета 556 км, а грузоподъемность 1.9 т. Каждые две-три недели на станцию прибывает самолет со сменой научного и обслуживающего персонала, топливом, продуктами, почтой.
База NGRIP
База NGRIP - сезонная; начинает работать в начале-середине мая, когда температура воздуха повышается до –30°С, а закрывается в середине августа, когда из-за штормового ветра погода становится нелетной.
Среднегодовая температура в этой точке –32°С и круглый год держится ниже нуля. Правда, в погожие июльские дни температура воздуха может прогреться до значения, которое физики обозначают 0°С.
Низкая температура не самая главная напасть. Здесь, как и во всех горных районах, люди от недостатка кислорода страдают горной болезнью - гипоксией. Низкое атмосферное давление (500 мм рт. ст. вместо привычных 760) в первые дни пребывания на станции вызывает тошноту, рвоту, носовые кровотечения. Затем организм привыкает, но все же ящик весом 20 кг кажется двухпудовым, а десятиминутная волейбольная разминка - трехсетным матчемј
Вот и база NGRIP. Отлично укатанная трехкилометровая взлетно-посадочная полоса, а в 250-300 м от нее расположен поселок из куполообразных палаток. Главная, с деревянным остовом, диаметром около 11 и высотой 7 м, поделена на два этажа. Внизу - кухня, столовая, душевая, туалет, умывальня; наверху - несколько компьютерных станций для всеобщего пользования, факс, офис начальника станции и пять двухъярусных кроватей.
Невдалеке от главной высятся еще несколько палаток: жилое помещение на 10 человек; мастерская с верстаком, токарным и сверлильным станками; имеющий вид церковной главы “костел” Люхта, склад-холодильник, собранный механиком Питером Люхтом. Чуть дальше гараж и несколько других жилых помещений. Куполообразная форма палаток - неслучайна, именно она позволяет избежать сильных заносов в зимнее время. Но все же начало каждого сезона начинается с расчистки территории.
На станции может разместиться 41 полярник, обычная же норма - 32 человека. В 1999 и 2000 гг. на станции работало в среднем по 28-30 человек: начальник станции, буровики (6-7), механик, повар, помощники начальника станции (4), упаковщики керна (3), группа исследования физических свойств льда (3), группы изотопного (3) и химического (5-6) анализов. Национальный состав такой: датчане (6-8), немцы (5-6), швейцарцы (3), исландцы (3-4), французы (2), японцы (3) и по одному полярнику из Бельгии, Швеции, США, России. Официальный, а также неофициальный язык проекта - английский (на нем составляются ежедневные, еженедельные и сезонные отчеты, ведется деловая переписка и радиопереговоры).
Кроме поверхностных сооружений база NGRIP включает огромный комплекс подземных или, точнее, - подснежных сооружений; буровое помещение в виде траншеи размерами 23ґ5ґ5 м3 , перекрытой на уровне дневной поверхности фанерными щитами; кернохранилище, научно-исследовательская лаборатория - тоже огромная траншея. Все они соединяются проходами и имеют только один общий выход (кстати, в нарушение противопожарной безопасности!).
В полевом сезоне 1999 г. бурение шло в две смены, в третью - ночную - обслуживалось оборудование, а скважина очищалась от шлама при помощи специального фильтра. К концу сезона была достигнута глубина 1751.47 м при средней проходке 30.1 м/сут (это самый высокий показатель глубокого бурения скважин во льдах). Но в сезоне 2000 г., несмотря на круглосуточное бурение, на глубине свыше 2500 м скорость снизилась до 20.3 м/сут из-за резкого изменения реологических свойств льда (прежде всего в результате повышения его температуры).
Конец полевого сезона отличался особой драматичностью. На глубине 2932 м снаряд застрял на забое скважины. С поверхности в нее было залито 160 л технического этиленгликоля, но это не дало результатов. Как выяснилось позже, по мере опускания на глубину он разбавлялся водой. Тогда чистый этиленгликоль заморозили в виде небольших шайб (температура замерзания –12.6°С) и опустили в скважину, температура в которой плавно повышалась с –32°С на поверхности до –8°С на забое. После заброски всего 6 кг этого замороженного реагента натяжение кабеля ослабло, и снаряд был благополучно извлечен на поверхность.
Но на этом “приключения” 2000 г. не окончились. Чтобы продолжить бурение, нужно было извлечь этиленгликоль из скважины, так как он превратился в тестообразную массу и налипал на поверхность снаряда. Для этого использовали специальную трубу-желонку, но и та застряла в скважине. В скважину опять пришлось забрасывать замороженный этиленгликоль и через несколько дней желонку удалось поднять наверх.
В новом сезоне, который начался в мае 2001 г., предстоит очистить скважину от этиленгликоля и продолжить бурение до подледниковых горных пород. Согласно радарным исследованиям, до них осталось всего 150 м.
Но самым неожиданным моментом в работе NGRIP были даже не эти неполадки с бурением, а то, что слои теплого периода, которых ждали на глубинах около 2800 м, так и не появились, поскольку мощность годовых слоев оказалась больше расчетной. Получается, что лед того периода находится под ложем ледникового покрова, чего быть не может. Возможно, в те времена здесь ледника не было вообще, а само оледенение представляло собой не ледниковый щит, как считали ранее, а группу ледниковых куполов. Уточнить это позволят дальнейшие исследования.
Литература
1. Dahl-Jensen D., Mosegaard K., Gundestrup N. et al. // Science. 1998. V.282. P.268-271.
2. Rasmussen L.T. // Suluk. 1999. №3. Р.32-39.
3. Ueda H.T., Garfield D.E. Drilling through the Greenland ice sheet // CRREL Spec. Rep. 126. Hanover, 1968.
4. Gundestrup N.S., Johnsen S.J., Reeh N. ISTUK: a Deep Ice Core Drill System // CRREL Spec. Rep. 84-34. Hanover, 1984. P.7-19.
5. Johnsen S.J., Gundestrup N.S., Hansеn S.B. et al . // Mem. of National Inst. of Polar Research. 1994. №49. P.9-23.
6. Kelley J.J., Stanford K., Koci B. et al. // Mem. of National Inst. of Polar Research. 1994. ?49. P.24-40.
7. Чистяков В.К., Талалай П.Г. Экологические проблемы бурения в Антарктиде // Рос. наука: грани творчества на грани веков: Сб. науч.-попул. статей. М., 2000. С.397-404.