Властелины льда - Лимнологический институт Сибирского

ЭКСПЕДИЦИЯ |
БАЙКАЛ
Властелины льда
Как остановить землетрясение с помощью байкальского льда?
Чтобы проникнуть в тайны земной коры,
российские ученые превратили знаменитое озеро
в лабораторию для исследований планетарного масштаба
Байкальский лед – не только
сказочно красивое явление
природы, но и уникальный
носитель информации.
24
X Х Х Х Х Х Х ХАНДРЕЙ
Х Х Х ХКАМЕНЕВ
25
ЭКСПЕДИЦИЯ |
БАЙКАЛ
Текст: Андрей Безлепкин
Фотографии: Андрей Безлепкин, Андрей Каменев
Несколько лет назад российские ученые сделали необычное предположение:
свойства ледового покрова озера Байкал и твердой оболочки Земли во многом
схожи. Если они правы, то, изучив поведение льда, люди смогут предсказывать и предупреждать разрушительные землетрясения. Одну зиму за другой
исследователи из Новосибирска, Томска, Иркутска и Улан-Удэ проверяли теорию, а в этом году приступили к практическим работам в рамках проекта.
Суть «ледовой гипотезы» – в аналогии между
движением льда и литосферы. В обоих случаях
речь идет о сдвигах гигантских плит или блоков, из-за которых возникают сейсмические колебания. У этой смелой идеи, выдвинутой исследователями из шести институтов Сибирского отделения Российской Академии наук (СО
РАН), пока даже нет научных оппонентов.
В 2009 году ученые отправились на Байкал,
где им предстояло сравнить «сейсмическую»
активность льда и земной коры, а также построить карту ледового покрова озера на всех
стадиях – от становления до развития и разрушения. Последний раз такую карту составляли
сорок лет назад.
В конце февраля начальник зимней экспедиции Лимнологического института Руслан Гнатовский в очередной раз вернулся в Иркутск с
Байкала. Несколько дней его группа устанавливала приборы на льду озера. Мы встретились в
кафе у Политехнического университета, чтобы
обсудить детали моего участия в проекте. Это
не первая научная экспедиция, о которой я
делаю репортаж, но всегда полезно узнать заранее, что ждет на месте.
коллеги из томского Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ), – сообщил
мне Руслан. – Им нужно найти место рядом с
живой трещиной, иначе толка от всей затеи не
будет». Тем временем лимнологи готовили оборудование и технику, запасались топливом для
автономной работы на льду.
Пока в Иркутске полным ходом шли приготовления, из Томска на Байкал ехали научные
сотрудники Лаборатории компьютерного конструирования материалов из ИФПМ. Кроме
проводов, аккумуляторов и всевозможных
приборов – от высокоточных датчиков до
сейсмостанций и лазерных дальномеров –
они везли коллегам презент: два ведра сала.
Какими бы высокими ни были цели, фундаментальная наука должна хорошо питаться.
Для ученых задача номер один на ближайшие
дни – провести ледовую разведку и определить
место для базы, где три недели будет работать
экспедиция. «Через несколько дней прибудут
Исследуя ледовый покров Байкала, ученые выяснили: лед, наравне с литосферой, ведет себя как хрупкое тело в верхних слоях и как вязкое – в основании.
26 national geo graphic
• НОЯ БР Ь 2009
Р О С С И Я
озеро
Байкал
АНДРЕЙ КАМЕНЕВ
XХХХХХХХХХХХ
27
ЭКСПЕДИЦИЯ |
БАЙКАЛ
Спустя неделю мне позвонил Руслан и радостно сообщил: близ мыса Лиственничный,
километрах в шести от поселка Листвянка найдено подходящее место для лагеря. До ближайшего берега – три километра. До активной, так
называемой рабочей, трещины – 50 метров.
Тех, кто представляет себе экспедиционный
лагерь чем-то масштабным, придется разочаровать. На льду меня встретил ярко-зеленый
штабной вагончик на шесть человек. У одной
его стены краснел квадроцикл, другую подпирал вездеход ГТС, у третьей пристроилась
старенькая легковушка. «Нива» и «УАЗик» уже
выехали на лед. Чуть поодаль желтела будка с
генератором и инструментами.
Во все стороны от штаба тянутся провода –
по краям трещины томские ученые устанавливают тросовые датчики, измеряющие перемещения ледяных блоков. Рядом в лед монтируют
деформографы. «Они устроены по принципу
точных весов, – объясняет Андрей Димаки, научный сотрудник Лаборатории компьютерного
конструирования материалов ИФПМ. – С их
помощью можно следить за тем, как меняется
напряжение в ледовом покрове».
Пока высокая наука вгрызается в ледовую
толщу, возле зеленого вагончика бензопила
борется со стволом толстенной лиственницы.
С дровами здесь плохо: попросту говоря, взять
их негде. Поэтому накануне водитель экспедиции Сергей Алехин съездил к берегу на вездеходе и притащил целое дерево. «Пришлось
брать горелое, чтобы лесники не оштрафовали», – хитро сощурился он.
У нас под ногами почти 60 сантиметров льда
и еще около 1400 метров воды. Несколько дней
подряд светит солнце. К полудню лед прогревается, и отовсюду доносятся звуки, напоминающие приглушенные пистолетные выстрелы. Их
записывают акустические приборы – гидрофоны, а толчки, возникающие при столкновении
ледяных плит и образовании трещин, регистрируют сейсмостанции Института земной
коры и ИФПМ.
Время от времени лагерь трясет. Однажды
из штабного вагончика раздался крик: «Серега,
аккуратнее двигай будку!» Но люди тут ни при
28 national geo graphic
• НОЯ БР Ь 2009
чем – это ожила обвешанная датчиками трещина. От новой серии интенсивных толчков
ее края оскалились выдавленным льдом. Когда
все стихло, ученые неторопливо двинулись к
трещине подсчитывать потери. На этот раз сорвало один из приборов и смяло ножки штатива, на который устанавливают дальномер.
Так выглядит жизнь зимнего Байкала для
ученых. А для иркутянина Виктора Голобокова,
который круглый год возит туристов на остров
Ольхон, трещины – привычная реальность сибирской зимы. «Я езжу осторожно, – говорит
он. – Приближаясь к свежей трещине, открываю дверь и слушаю, не хрустит ли лед».
Из года в год ледовая обстановка на озере ме-
няется. Всякий раз появляется новая система
трещин. Но основные, так называемые становые (их длина сопоставима с шириной Байкала), образуются примерно в одних и тех же местах. Этим ледовая броня схожа со строением
земной коры, в которой существуют такие же
постоянные разломы.
Стоит взглянуть на лед с точки зрения сейсмологии, как его сходство с поведением земной
коры становится очевидным: ледовые удары
аналогичны землетрясениям. Происходят они
так. Покрытые снегом плиты льда нагреваются
и расширяются меньше, чем бесснежные участки. В ледяной массе постепенно нарастают внутренние напряжения. Они копятся до тех пор,
пока не достигнут критического уровня, после
чего и начинаются ледовые удары. Сейсмостанции регистрируют первые толчки – форшоки.
Обычно несколько форшоков следуют друг за
другом, инициируя главное сейсмическое событие – мощный удар, снимающий значительную долю накопившихся нагрузок. Остаточное
напряжение исчезает после нескольких слабых
толчков – афтершоков.
Ученым интересно не только проследить за
естественным поведением льда, но и провести
эксперимент с управляемым «льдотрясением».
Несколько дней у штабного вагончика лежал
здоровенный кусок соснового ствола весом
килограммов тридцать-сорок, если не больше.
Странный предмет оказался вовсе не дровами.
Каждую зиму сотрудники МЧС и ученые спорят, чьи нормы безопасности приоритетнее (вверху). Для
датчика, измеряющего скорость подводных течений, во льду выпиливают отверстие – майну (внизу).
АНДРЕЙ БЕЗЛЕПКИН (ОБЕ ФОТОГРАФИИ)
БА Й К А Л ь с к и й л е д
29
Поверхность льда находится в
наиболее агрессивных температурных условиях. Уже на глубине
10 сантиметров колебания температур значительно меньше, а
там, где ледяная плита соприкасается с водой, их почти нет.
30 national geo graphic
АНДРЕЙ КАМЕНЕВ (ОБЕ ФОТОГРАФИИ)
• СЕН ТЯ БР Ь 2009
ЭКСПЕДИЦИЯ |
БАЙКАЛ
От сильных перепадов дневных и ночных
температур гигантские ледяные плиты
сжимаются и разжимаются. Стоит
выглянуть солнцу, как лед начинает
гулко постреливать, и тогда свежие
трещины разбегаются прямо из-под ног.
Это была заготовка для молота. Однажды вокруг полена поднялась суета. Деревяшку, прозванную с истинно русской нежностью Бабой,
оснастили ручками, водрузили на носилки и на
квадроцикле отвезли к месту испытаний.
Оказалось, что у молота есть важное научное применение: с его помощью настраивают
сейсмические датчики. Выглядит это весьма
колоритно. Два человека крепко держат молот
за ручки и изо всех сил бьют им по льду – под
мерный счет от одного до десяти, несколько раз подряд. Для достижения наибольшей
точности эксперимент проводится на разном
удалении от датчиков. Отработав, взмокшие
молотобойцы отправляются обедать и снимать
показания приборов, оставляя деревянную
«женщину» мерзнуть на льду до следующего
рабочего дня.
Этот простой на первый взгляд эксперимент – часть обширной научной программы по
изучению акустических и сейсмических волн.
С помощью нескольких гидрофонов или сейсмостанций можно узнать направление и расстояние до источника шума. Так вычисляется
эпицентр сейсмического события. Сибирские
ученые только начали собирать данные, но уже
через несколько лет они рассчитывают создать
карту шумов и связать ее с трещинами, возникающими на льду Байкала.
Мы живем на базе вторую неделю. Исследователи каждый день проверяют работоспособность и сохранность приборов. После одного из
осмотров Владимир Лопатин, директор НИИ
высоких напряжений Томского политехнического университета, предлагает мне взглянуть
на пятачок чистого льда к юго-западу от базы.
Несколько минут на квадроцикле – и мы у
цели. Во льду хорошо заметны ветвистые вертикальные образования, по виду напоминаю32 national geo graphic
• НОЯ БР Ь 2009
щие укроп. Владимир становится на колени и
протирает лед рукавицей. «Крохотные древовидные трещины возникают случайным образом, – объясняет ученый. – Они объединяются в крупные, и появляется хорошо заметная
свежая трещина». Существуют ли аналогичные
структуры в земной коре – пока неизвестно.
Главные виновники всех изменений земной
коры и льда – давление и температура, причем во льду роль температуры более значима. Как показали вмороженные в Байкал термодатчики, быстрее всего прогревается и
охлаждается внешняя часть ледового покрова.
Пока верхний слой раздирают на части температура и нагрузки, нижний пребывает едва ли
не в буддийском спокойствии.
А вот исследователям до спокойствия еще
далеко. В этом году экспедиция завершилась
20 марта, однако полученные данные обрабатываются до сих пор. Но уже сегодня ученые
могут смело утверждать, что вот-вот станут
властелинами байкальских трещин. Например, они уже знают, как с помощью специально
созданной виброустановки весом около 150 килограммов в разы уменьшить напряжения во
льду – а значит, предотвратить мощные толчки
и образование разломов. Установка действует
АНДРЕЙ БЕЗЛЕПКИН
наподобие молота. Достаточно запустить ее на
несколько часов, чтобы сильные шумы и трески льда на время прекратились. Пара дней
работы прибора, и на ледовой плите почти не
появляются трещины.
То же самое возможно и с земной корой –
нужна лишь более мощная установка. Она
сможет предотвратить сильное землетрясение,
превратив его в серию небольших безобидных
толчков.
Это важное достижение проекта. Рассчитанный на три года, он позволит ученым лучше
понять процессы, которые происходят в земной коре – фактически у нас под ногами. j
БА Й К А Л Ь С К И Й Л ЕД
33