Поиск - новости науки и техники

Опасный прогресс. Подводная мерзлота меняется слишком быстро.

Завершилась 40-суточная комплексная экспедиция под руководством профессора Томского политехнического университета Игоря Семилетова в моря Восточной Арктики. В начале ноября флагманское судно Дальневосточного научно-исследовательского флота “Академик М.А.Лаврентьев” прибыло во Владивосток. Несмотря на шторма и непогоду, ученым удалось получить уникальные данные, которые проливают свет на функционирование арктических морских экосистем в условиях глобального потепления и прогрессирующей деградации подводной мерзлоты. 

Особое внимание в ходе экспедиции исследователи сосредоточили на уточнении роли деградации подводной мерзлоты как фактора выброса основных парниковых газов (двуокиси углерода и метана) в атмосферу. Данные, полученные учеными, станут весомым вкладом в разработку стратегии дальнейших исследований морей Восточной Арктики (МВА). Согласно предварительным результатам, площади пузырьковых выбросов метана значительно увеличились, что свидетельствует о прогрессирующей деградации подводной мерзлоты.
Напомним, экспедиция под руководством известного исследователя Арктики члена-корреспондента РАН профессора ТПУ Игоря Семилетова вышла в море Лаптевых 24 сентября из порта Тикси. В условиях суровых штормов, членам экспедиции удалось выполнить наблюдения и работы в рамках 90 комплексных океанологических геологических станций, ведя при этом непрерывные замеры концентрации атмосферного метана и двуокиси углерода в воздухе, а также концентрации растворенного метана в поверхностной воде по маршруту судна. 
Участники экспедиции получили ряд уникальных результатов на детальных геофизических полигонах, проведя сейсмопрофилирование высокого разрешения, выполненное синфазно с гидроакустическими, биогеохимическими и метеорологическими наблюдениями. Эти исследования дают много информации для понимания функционирования арктических морских экосистем в условиях глобального потепления и прогрессирующей деградации мерзлоты, что крайне важно для понимания фундаментальных процессов, происходящих в Арктике. Не менее актуальны эти данные и для решения прикладных задач, в частности для безопасной постановки буровых платформ, мониторинга экологического состояния вод, других арктических проектов.
Непрерывные измерения выполнены учеными не только в морях Восточной Арктики, но и по трассе следования судна в порт Владивосток через Чукотское и Берингово моря, северо-западную часть Тихого океана, Восточное море/Японское море. Таким образом, были повторены непрерывные комплексные измерения содержания метана в воздухе и в поверхностной воде в окраинных морях северо-востока Азии. Впервые аналогичные замеры были выполнены в ходе экспедиции на “Академике М.А.Лаврентьеве” в 2011 году. 
В рамках нынешней экспедиции был продолжен и ряд многолетних наблюдений в морях Восточной Арктики, начатых группой Игоря Семилетова еще в 1990-х годах. Их цель – изучение последствий деградации наземной и подводной мерзлоты, которая приводит к вовлечению в современный биогеохимический цикл огромного количества древнего органического вещества (ОВ). Как было показано в предыдущих исследованиях, особенности транспорта и трансформации древнего ОВ в арктической системе “суша – шельф – атмосфера” приводят к значительному дисбалансу в региональном цикле углерода. Последствия этого проявляются в формировании планетарного максимума основных парниковых газов – двуокиси углерода и метана – в атмосфере над Северным Ледовитым океаном и прилежащей сушей.
В ряде статей, опубликованных в том числе в таких высокорейтинговых журналах, как Science, Nature Geoscience, было показано, что масштаб массированных выбросов метана из донных отложений шельфа МВА в водную толщу – атмосферу контролируется состоянием подводной мерзлоты. Основой публикаций послужили результаты многолетних оригинальных исследований, полученные под руководством И.Семилетова, Н.Шаховой, О.Дударева, при поддержке академиков В.Сергиенко, Г.Голицына, ректора Томского политехнического университета П.Чубика, члена-корреспондента РАН Л.Лобковского, доктора геолого-минералогических наук, профессора А.Мазурова и при участии члена Королевской Шведской Академии наук профессора О.Густафссона из Стокгольмского университета, а также других стратегических партнеров из 12 университетов Швеции, Нидерландов, Великобритании, Италии, Швейцарии, США. 
В 2011 году во время экспедиции в море Лаптевых впервые был открыт мегафакел – гигантский выброс метана в виде бурлящих пузырей, выходящих из дна. Еще два мегафакела были обнаружены в ходе последующих экспедиций в море Лаптевых и Восточно-Сибирском море, выполненных в 2012 и 2014 годах. 
– Как оказалось, один из мегафакелов за этот срок вырос более чем в три раза, что может свидетельствовать о прогрессирующей деградации подводной мерзлоты и возможной дестабилизации гидратов, – поясняет Игорь Семилетов. – Это является наиболее реалистичным объяснением обнаруженного феномена. Для количественной оценки массированных выбросов метана и понимания динамики их роста требуется проводить повторные полигонные исследования в районах обнаруженных аномалий. Поэтому основной целью ученых было детальное изучение темпов роста мегафакелов и сотен ранее открытых в МВА крупных факелов. Как оказалось, площади их пузырьковых выбросов выросли. Кроме того, в Восточно-Сибирском море, в воздухе над районом детально изученного мегафакела были зарегистрированы концентрации метана, многократно превышающие среднепланетарные значения. 
Для выявления природы происхождения метана учеными путем тройного изотопного анализа (стабильные изотопы углерода и водорода метана плюс радиоуглеродный возраст) в специальные герметичные сосуды было отобрано около 70 проб воды. Изотопный анализ будет выполнен совместно с ведущими лабораториями Европы. 
В лабораториях Томского политехнического университета, Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, Стокгольмского университета, Манчестерского университета, Утрехтского университета, Института химии ДВО РАН и Института океанологии РАН с помощью самого современного оборудования будет проведен детальный анализ ОВ осадков на молекулярном уровне. Предполагается, что в районах фонтанирующего пузырькового метана возможно обнаружение новых специфических биомаркеров. Ученые также намерены уточнить основные закономерности транспорта и трансформации ОВ наземного происхождения в МВА. Это принципиально важно для понимания характерных особенностей осадконакопления и биогеохимических процессов в водах МВА. Ведь именно они являются источником коррозионных вод, обогащенных двуокисью углерода и перенасыщенных метаном, в Северном Ледовитом океане.
Результаты экспедиции и другие вопросы, связанные с проведением дальнейших исследований морей Восточной Арктики, обсудят участники международного форума – ученые из университетов и институтов России, Швеции, Нидерландов, Великобритании и Италии. Провести эту встречу, посвященную изучению биогеохимических последствий деградации вечной мерзлоты в Северном Ледовитом океане, запланировано в Томске в ноябре (http://portal.tpu.ru/conftpu/852.pdf). Мероприятие направлено также на углубление интеграции российских ученых в мировое научное сообщество.
Справка
Комплексная экспедиция была организована лабораторией арктических исследований Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения РАН в сотрудничестве с Томским политехническим университетом, при участии Института океанологии РАН и Института физики атмосферы РАН, в рамках научных проектов, финансируемых Правительством РФ и Российским научным фондом. Экспедиция была бы невозможна без логистической поддержки ФАНО России в координации с Президиумом ДВО РАН и институтами РАН – участниками экспедиции. 
В этом году это уже вторая полномасштабная арктическая экспедиция, организованная на основе международной Лаборатории изучения углерода арктических морей Томского политехнического университета. Первая – от устьевой зоны великой Сибирской реки Оби (Обская губа – Салехард) до ее истоков (река Томь, Томск) – была посвящена выявлению роли болот Западно-Сибирской низменности в региональном балансе метана и двуокиси углерода. 
Анна САШИНА
Фотоснимки предоставлены пресс-службой ТПУ

 

На верхнем фото: Игорь Семилетов

Нет комментариев