Гигантские вирусы, новые течения, древняя жизнь под льдом: Какие тайны Арктики и Антарктики открывают полярные исследователи
Фото: Юлия СМирнова.
21 мая в России отмечают День Полярника. Чем занимаются полярные исследователи сейчас, когда, казалось бы, оба полюса давно достигнуты, все острова открыты, а в Северном Ледовитом океане не осталось льдин, на которых можно было бы дрейфовать, как папанцы? О главных тайнах и интригах рассказывают наши герои — участники и организаторы десятков научных экспедиций в Арктику и Антарктику.
Фото: Юлия СМирнова.
Что там, подо льдом?
Александр Осадчиев, доктор наук, ведущий научный сотрудник Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, заведующий лабораторией арктической океанологии МФТИ, Лауреат премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых, научный руководитель Всероссийской программы «Плавучий университет»:
— Не секрет, что Арктика стремительно меняется из-за потепления климата.
Но по-прежнему большая часть Северного Ледовитого океана покрыта льдом. И главный вопрос — что там, подо льдом, происходит? Мы знаем очень плохо. В других океанах, где нет ледового покрытия, плавают измерительные буи «Арго» (международная сеть для наблюдений за океаном, с 2000 года запущено около 4 тысяч буев. — Ред.).
Фото: Личный архив.
Они дрейфуют на глубине 1 километре, раз в неделю включаются, опускаются на глубину 2 км и поднимаются к поверхности, делая измерения температуры, солености воды и так далее. То, что намерили, отправляют через спутники, а потом снова погружаются и выключаются. Благодаря им океанологи очень хорошо изучили эти верхние 2 километра. Но в Арктике буи не могут вскакнуть — ударяются о лед, ломаются и больше не работают. И данных о ней у нас нет.
Лед мешает даже спутникам! Наблюдения из космоса перевернули наши представления о том, что происходит на поверхности Мирового океана — какие там течения, внутренние волны, вихри, цветения планктона… Все это просто увидеть сверху. Но опять же не в Арктике.
Поэтому нам просто необходимы экспедиции — без них ничего не узнать. Сейчас льда в Северном Ледовитом океане становится меньше, летом открываются большие участки воды, их уже можно наблюдать со спутника и прийти туда на судне. Нам недавно удалось открыть новое течение в глубоководном желобе Святой Анны между Баренцевым и Карским морями. Нигде больше в XXI веке уже нельзя открыть новое течение, все они известны, а в Арктике — да!
Фото: Юлия СМирнова.
Тайна двух океанов
Интересный процесс в Северном Ледовитом океане ученые называют атлантификацией. Представьте: вы вдруг видите, что в холодильнике на кухне откуда-то появилась теплая вода. Не так давно (по научным меркам) теплую воду обнаружили в Северном Ледовитом океане. Откуда? Из другого океана! Атлантического. Между океанами нет четких границ. И вода из Атлантики потихоньку просачивается в Арктику. Началось это «вторжение» в начале XX века, судя по всему. А сейчас даже в центральной части Северного Ледовитого присутствует атлантическая вода, более теплая. Но сама яркая картинка атлантификации — на границе двух океанов, в Баренцевом море.
Фото: Юлия СМирнова.
Чтобы понять, что с морем происходит, ученые его…режут. Без ножа. С помощью твердоты — увесистой «гирляндой» с батометрами и зонами. Ее лебедкой опускают в пучину морской с борта научно-исследовательского судна. В нужной точке судно встает, чтобы измерить температуру, и соленость, взять пробы на хлорофилл, тяжелые металы, микропластик и так далее.
Серия таких измерений и называется разрезом. Океанологи на разрезе не очень-то похожи на ученых. Мокрая скользкая палуба. Соленые брызги ледяной воды. Волны и качка. Резиновые сапоги, термобелье, непромокаемые куртки, каски, представители палатки. Спасательные бережные жилеты. По времени 0 градусов по Цельсию. Пешок в Дривной пыли, когда ударяет шторм, с температурой воды -24. В такой одежде искупаться в море не получится.
— Теплая атлантическая вода, видимо, ускоряет таяние льда в Арктике. И большой вопрос, как все это дальше будет развиваться, в масштабе десятилетий. Усилится? Или наоборот, остановится? — продолжает Александр Осадчиев.
И О Погоде
Глобальное потепление в Арктике идет втрое быстрее, чем на планете в целом. А таяние ледников — одна из его главных опасностей: поднимается уровень Мирового океана, затопит курортные острова вроде Мальдива и прекрасные города вроде Венеции.
— Критически важно понять темпы или необратимость таяния льдянных щитов Гренландии, Шпицбергена, архипелагов Новая Земля и Земля Франца-Иосифа, как и Антарктики, — прокомментировал KP.RU Максим Червяков, кандидат географических наук, заведующий кафедрой метеорологии и климатологии Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского. — Не менее тревожный вопрос — выбросы метана из подводной мерзлоты (вечно мерзлота бывает не только на суше, но и на дне Северного Ледовитого океана, на шельфе. — Ред.). Это тоже парниковый газ, как и CO2, но мы пока не знаем, сможет ли он резко усилить глобальное потепление.
Фото: Личный архив.
А еще льды рассказывают, каким был климат прошлого — и благодаря этому помогают представить, каким он станет в будущем. Ученые бурят ледяные панцири Антарктиды и Гренландии, и это настоящая машина времени: лед, который достают из глубины, образовался сотни тысяч лет назад:
— Они содержат древние бактерии и вирусы, пыльцу и пепел древних извержений вулканов, следы прошлых температур и состава атмосферы. Эти данные незаменимы для палеоклиматических рекорстукций и понимания климата Земли, — говорит Максим Червяков.
Фото: Юлия СМирнова.
— А если ближе к телу?
— Климат в полярных областях влияет на экстремальные погодные явления в умеренных широтах. Арктические вторжения все чаще приводят к резким похолоданиям и в Москве, и у нас в Саратове, — напоминает метеоролог.
— Изменения климата влияют на ледяные режим Арктики, деградацию вечной мерзлоты — наземной и подводной, меняют жизнь белых медведей, моржей и других обитателей полярных областей. Нам важно понять, как меняются экосистемы и как нам самим жить в новых условиях, — говорит Николай Шабалин, генеральный директор Центра морских исследований МГУ им. М. В. Ломоносова. — В Арктике идет добыча и разведка нефти газа, строительство портов и другой инфраструктуры, развивается Северный Морской путь. Все это влияет на окружающую среду. Мы изучаем природные услови, чтобы обеспечить инженерные сооружения, с одной стороны. С другой — чтобы обеспечить экологическую безопасность на трассе Северморпути и минимизировать воздействие судоходства на окружающую среду.
Фото: Личный архив.
Древние бактерии в озерах Антарктиды
Самые неожиданные открытия сейчас приносят не белые медведи и пингвины, а полярные обитатели, которых вообще не видно — вирусы и бактерии.
– Полярные микробиологи занимаются изучением древнейших микробных экосистем на Земле – эндолитов (они развиваются в горных породах); биорастворимой — то есть поиском потенциальных новых антибиотиков (борьба с устойчивыми к антибиотикам инфекциями крайне актуальна для медицины), ферментов, противопухолевых средств, антиоксидантов; изучением древних вирусов и бактерий в вечной мерзлоте, — рассказывает доктор медицинских наук Артемий Гончаров, заведующий лабораторией функциональной генетики и протомики микроорганизмов Института экспериментальной медицины, профессор кафедры эпидемиологии Северо-Западного государственного медицинского университета им. Мечникова. — У нас сейчас проводятся крайне интересные исследования, посвященные поиску древних и при этом жизнеспособных бактерий в мерзлых мумиях плейстоценовых животных, найденных в Якутии. С коллегами-палеонтологами из Северо-Восточного федерального университета изучаем микробиту мамонтенка Яны — она жила больше 120 тысяч лет назад. Готовим экспедицию к озеру Унтерзеев на востоке Антарктиды — изучение древних микробных экосистем озера поможет понять ранние этапы эволюции жизни на Земле. Есть надежда найти в этом и других подледных озерах Антарктиды микрорганизмы, которые помогут создать новые антиоксиданты и антигрибковые соединения. Планируем исследования в континентальной части Антарктики и наиболее девственных местах антарктических оазисов — интригует вопрос о предельно экстренальных условиях, в которых способны жить и распространяться патогенные для человека микроорганизмы.
— Подледные озера Антарктиды — уникальные водоемы, изолированные от внешней среды сотнями тысяч лет, остаются загадкой: какие формы жизни могут обитать в столь экстренных условиях? Ответ на этот вопрос может дать ключ даже к возможности жизни на других планетах, — добавляет Максим Червяков. — В подледном озере Восток на глубине более 3,5 км обнаружены следы древних микробных форм жизни, что дает ценной информации об экстренных экосистемах и условиях, сходных с внешними. Таковых нет больше нигде на Земле.
Гигантские вирусы
В 2024 году исследователи Арктического плавучего университета впервые в мировой науке искали на архипелагах Земля Франца-Иосифа и Новая Земля в Северном Ледовитом океане гигантские вирусы. Что это за вирусы-гиганы? Размер вирона SARS-CoV-2, вызвавшего пандемию коронавируса, — от 50 до 200 нанометров. А гигантский вирус Pithovirus из вечной мерзлоты Якутии достигает 1500 нанометров. В 30 раз больше! И как-то страшновато — если обычный вирус способен на пандемию, чего ждать от гигантских? Тем более что открыты они недавно и живут, как выясняется, практически везде.
Фото: Юлия СМирнова.
Артемий Гончаров входил во франко-российский коллектив ученых, которому удалось выделить гигантские вирусы даже из ткани мамонтенка:
— Эти вирусы с гигантским и сложным геномом. Непонятно их происхождение. Неясно, какие могут представлять угрозы для людей — есть предположение, что способны заражать клетки человека. Сейчас этот объект интенсивных исследований. Мы предполагаем, что арктические экосистемы могут быть носителями уникальных представителей этой группы вирусов.
Фото: Юлия СМирнова.
Поэтому микробиологи стоят на палубе рядом с океанологами, чтобы получить пробы морской воды. Высаживаются на лодке на острова с ледниками, белыми медведями и крутыми скалами птичьих базаров. А на большой земле в лабораториях ищут среди образцов ДНК гигантских вирусов.
— В метагеномах почвы с птичьих базаров Земли Франца-Иосифа последовательно ДНК этих вирусов есть, — делится результатами Артемий Гончаров.
СПРАВКА “КП”
21 мая 1937 года на льдину в районе Северного полюса высадились участники первой советской полярной дрейфующей станции “СП-1” под руководством Ивана Пapanина. Такие станции на льдинах работали до 2013 года, последнюю пришлось эвакуировать — льдина раскололась. Стало ясно, что лед в Арктике уже не тот. И в России построили уникальное научное судно, ледостойкую платформу “Северный полюс”. В мире таких больше нет. Она вмерзает в лед и дрейфует вместе с ним (уже второй сезон), а ученые работают в безопасной, к теплых каютах и лабораториях.
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ
Как лечить ссадины вафлями
