Гигантские вирусы, новые течения, древняя жизнь подо льдом: Какие тайны Арктики и Антарктики открывают полярные исследователифото
Фото: Юлия СМИРНОВА. Перейти в Фотобанк КП
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 папанинцы? О главных тайнах и интригах рассказывают наши герои - участники и организаторы десятков научных экспедиций в Арктику и Антарктику.
Фото: Юлия СМИРНОВА. Перейти в Фотобанк КП
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 учёных, 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 это знаем очень плохо. В других океанах, где нет ледового покрова, плавают измерительные буи «Арго» (международная сеть для наблюдений за океаном, с 2000 года запущено около 4 тысяч буев. - Ред.).
Александр Осадчиев.
Фото: Личный архив.
Они дрейфуют на глубине 1 километр, 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 всплыть - ударяются о лёд, 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, вихры, цветение 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!
Судно "Михаил Сомов"
Фото: Юлия СМИРНОВА. Перейти в Фотобанк КП
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) тёплую 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 присутствуют атлантическая вода, более теплая. Но самая яркая картинка атлантификации - на границе двух океанов, в Баренцевом море.
Фото: Юлия СМИРНОВА. Перейти в Фотобанк КП
Чтобы понять, что с морем происходит, ученые его …режут. Без ножа. С помощью розетты - увесистой «гирлянды» с батометрами и зондами. Ее лебедкой опускают в пучину морскую с борта научно-исследовательского судна. В нужной точке судно встаёт, чтобы измерить температуру, и соленость, взять пробы на хлорофилл, тяжёлые металлы, микропластик и так далее.
Серия таких измерений и называется разрезом. Океанологи на разрезе не очень-то похожи на ученых. Мокрая скользкая палуба. Солёные брызги ледяной воды. Волны и качка. Резиновые сапоги, термобелье, непромокаемые куртки, каски, продрогшие пальцы.
- 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: поднимется уровень Мирового океана, затопит курортные острова вроде Мальдив и прекрасные города вроде Венеции.
Ледник Шокальского, Новая Земля. Фото: Александр Ермолин / Арктический Плавучий Университет
- Критически важно понять темпы или необратимость таяния ледяных щитов Гренландии, Шпицбергена, архипелагов Новая Земли 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 (вечная 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, может ли он резко усилить глобальное потепление.
Максим Червяков
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 содержит древние бактерии и вирусы, пыльцу и пепел древних извержений вулканов, следы прошлых температур и состава атмосферы. Эти данные незаменимы для палеоклиматических реконструкций и понимания климата Земли, - говорит Максим Червяков.
Фото: Юлия СМИРНОВА. Перейти в Фотобанк КП
- 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.
Земля Франца-Иосифа. Фото: Александр Ермолин / Арктический Плавучий Университет
- Изменения климата влияют на ледовые 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 условия, чтобы обезопасить инженерные сооружения, с одной стороны. С другой - чтобы обеспечить экологическую безопасность на трассе Севморпути и минимизировать воздействие судоходства на окружающую среду.
Николай Шабалин
Фото: Личный архив.
ДРЕВНИЕ БАКТЕРИИ В ОЗЁРАХ АНТАРКТИДЫ
Самые неожиданные открытия сейчас приносят не белые медведи и пингвины, а полярные обитатели, которых вообще не видно - вирусы и бактерии.
– Полярные микроблоги занимаются изучением древнейших микробных экосистем на Земле – эндолитов (они развиваются в горных породах); биоразведкой - 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 геномики и протеомики микроорганизмов Института экспериментальной медицины, профессор кафедры эпидемиологии Северо-Западного государственного медицинского университета им. Мечникова. - У нас сейчас проводится множество крайне интересных исследований, посвященных поиску древних и при этом жизнеспособных бактерий в мерзлых мумиях плейстоценовых животных, найденных в Якутии. С коллегами-палеонтологами из Северо-Восточного федерального университета изучаем микробиоту мамонтенка Яны - она жила больше 120 тысяч лет назад. Готовим экспедицию к озеру Унтерзее на востоке Антарктиды - изучение древних микробных экосистем озера поможет понять ранние этапы эволюции жизни на Земле. Есть надежда найти в этом и других подледных озёрах Антарктиды микроорганизмы, которые помогут создать новые антиоксиданты и антимикробные соединения. Планируем и исследования в континентальной части Антарктики и наиболее девственных местах антарктических оазисов - интригует вопрос о предельно экстремальных условиях, в которых способны жить и распространяться патогенные для человека микроорганизмы.
Артемий Гончаров на Земле Франца-Иосифа. Фото: Александр Ермолин / Арктический Плавучий Университет
- Подлёдные озёра Антарктиды - уникальные водоёмы, изолированные от внешней среды сотни тысяч лет, остаются загадкой: какие формы жизни могут обитать в столь экстремальных условиях? Ответ на этот вопрос может дать ключ даже к возможности жизни на других планетах, - добавляет Максим Червяков. - В подлёдном озере Восток на глубине более 3,5 км обнаружены следы древних микробных форм жизни, что даёт ценнейшую информацию об экстремальных экосистемах и условиях, сходных с внеземными. Таких 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-гиганты? Размер вириона 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. Перейти в Фотобанк КП
Артемий Гончаров входил во франко-российский коллектив ученых, которому удалось выделить гигантские вирусы даже из тканей мамонтов:
- Это вирусы с гигантским и сложным геномом. Непонятно их происхождение. Неясно, какие могут представлять угрозы для людей - есть предположение, что способны заражать клетки человека. Сейчас это объект интенсивных исследований. Мы предполагаем, что арктические экосистемы могут быть носителями уникальных представителей этой группы вирусов.
Фото: Юлия СМИРНОВА. Перейти в Фотобанк КП
Поэтому микробиологи стоят на палубе рядом с океанологам, 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 почв с птичьих базаров Земли Франца-Иосифа последовательности ДНК этих вирусов есть, - делится результатами Артемий Гончаров.
Земля Франца-Иосифа. Фото: Александр Ермолин / Арктический Плавучий Университет
СПРАВКА “КП”
21 мая 1937 года на льдину в районе Северного полюса высадились участники первой советской полярной дрейфующей станции “СП-1” под руководством Ивана Папанина. 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 безопасности, в теплых каютах и лабораториях.
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ