Глава 11. Горы, равнины и моря подо льдом

Горы, равнины и моря подо льдом

Вблизи Магелланова пролива и против мыса Добрая Надежда... великие льды ходят, почему сомневаться не должно, что в большом отдалении острова и матерая земля многими и несходящими снегами покрыта и что большая обширность земной поверхности около Южного полюса заняты оными...

М. В. Ломоносов

Догадку о том, что земли в районе Южного полюса покрыты толстым слоем льда, высказал еще великий русский ученый М. В. Ломоносов задолго до открытия Антарктиды Ф. Ф. Беллинсгаузеном и М. П. Лазаревым. Однако воочию люди убедились в этом только в начале нашего века, когда участники британских экспедиций Р. Скотта (1902 - 1904 гг.) и Э. Шеклтона (1908 - 1909 гг.), проникнув во внутренние районы материка, увидели однообразную заснеженную ледниковую поверхность, возвышавшуюся над уровнем моря на 2 - 2,5 км.

Дальнейшие походы, а затем и полеты над Антарктидой окончательно подтвердили гениальную догадку русского ученого.

Поверхность большей части внутренних районов Антарктиды оказалась однообразной, как поверхность океана. Бескрайняя снежная равнина ледникового плато простирается на тысячи километров. Пологие валы на ледниковом склоне, похожие на крупную застывшую зыбь, да многочисленные снежные заструги и барханы, напоминающие ветровые волны, еще больше подчеркивают сходство необозримой ледниковой поверхности с океаном. Только вблизи побережья да в горных районах глазу есть на чем остановиться. Здесь над снежной поверхностью ледникового покрова, как острова, возвышаются горные хребты, отдельные вершины, испещренные многочисленными трещинами, ледяные потоки выводных ледников, горные долины и озера.

Продолжая аналогию, можно сказать, что и по размерам антарктический ледниковый покров сравним с океаном. По площади, да и по объему заключенной в нем воды он близок к Северному Ледовитому океану. Только вода здесь находится в твердом состоянии. Ледниковый покров, представляющий не что иное, как мощный слой четвертичных отложений, скрывает под собой поверхность коренных каменных пород, горные сооружения и равнины, пики и впадины, как скрывает их толща вод на обширных пространствах Мирового океана. При этом следует иметь в виду, что материковая скальная поверхность большей частью находится значительно выше уровня моря.

Ученых давно интересовали размеры антарктического ледникового покрова и, конечно, рельеф его ложа. Для того чтобы получить ответ на этот вопрос, надо было определить его площадь и высоты поверхности, т. е. составить точные карты Антарктиды, а затем во многих местах измерить толщину ледникового покрова. Первые две задачи решались сравнительно просто. Картографы применили в Антарктиде те же способы, что и на других материках. Правда, высоты пришлось определять в основном барометрическим способом, который дает не очень точные результаты¹.

¹ (Этот способ основан на том, что с увеличением высоты давление понижается. Для точного определения высот этим способом необходимо учитывать изменение давления в период измерений, температуру воздуха на различных высотах и т. д.)

Гораздо сложнее оказалось измерить толщину ледникового покрова. Лот на тросе, который применялся раньше на морях, на дно ледяного океана не опустишь, современные эхолоты тоже применить нельзя. Бурить множество скважин в глубинных районах Антарктиды, куда доставка каждого килограмма груза стоит больших денег, слишком дорого. Поэтому за измерение толщины льда взялись сейсмологи. Они применили метод измерения толщины ледникового покрова, который был разработан для поисков глубоких залежей нефти и получил название сейсмического зондирования.

Аппаратура для сейсмического зондирования работает примерно так же, как эхолот, которым измеряют глубины в море. Для измерения толщины льда производится как бы маленькое землетрясение, для чего на поверхности ледника взрывается заряд, а затем измеряется время, в течение которого волны взрыва проходят сквозь толщу льда и, отразившись от ледникового ложа, возвращаются обратно. Зная скорость распространения взрывной волны во льду, нетрудно подсчитать толщину ледника.

Первыми в глубь Антарктического континента проложили профиль с сейсмозондированием ледникового покрова участники Норвежско-британско-шведской антарктической экспедиции. За два с половиной месяца они выполнили сейсмозондирование ледникового покрова на маршруте протяженностью 615 км. Обработав результаты наблюдений, они убедились, что на расстоянии 50 км к югу от станции ледниковый покров лежит на подводной возвышенности, отчего поверхность ледника возвышается, образуя купол. Они его назвали Южным. Далее к югу на протяжении почти 100 км ледниковый покров снова находится на плаву, причем глубина подледного водоема под ним достигает 1 км. Южнее начинается мощный материковый ледниковый покров. Он везде лежит на грунте, причем на значительных участках ложе ледника находится ниже уровня моря. На профиле отчетливо вырисовывались горные сооружения, погребенные подо льдом. Только две наиболее высокие вершины возвышаются над поверхностью ледника. Горы, расположенные ближе всего к побережью, исследователи назвали Первыми.

В дальнейшем способ сейсмического зондирования ледникового покрова Антарктиды стал широко применяться в период МГГ экспедициями различных государств, но особенно исследователями Советского Союза и США.

Уже в Первой Советской антарктической экспедиции в 1956 г. молодой гляциолог А. П. Капица провел опытное сейсмозондирование ледникового покрова на стокилометровом маршруте, проложенном на юг от только что созданной обсерватории Мирный. Точных данных о толщине льда эти работы еще не дали, но позволили разработать методику измерений и подготовить аппаратуру для последующих экспедиций. Гляциологи и геофизики 2-й САЭ под руководством известного гляциолога П. А. Шумского выполнили сейсмозондирование ледникового покрова на профиле между Мирным и станцией Пионерская протяженностью 225 км. На этот раз были получены достаточно надежные сведения о толщине ледникового покрова и характере рельефа его ложа. Широко развернулись работы по измерению толщины ледникового покрова во время Международного геофизического года и в последующие годы. В это время Антарктида была покрыта сетью санно-гусеничных походов, которые предприняли экспедиции различных стран. Советские исследователи провели работы в самой суровой части материка - Восточной Антарктиде, отличающейся наибольшими высотами поверхности ледникового щита и наиболее низкими температурами воздуха.

Экспедиции США покрыли сетью маршрутов шельфовый ледник Росса и значительные пространства Западной Антарктиды. Великобритания и Новая Зеландия осуществили трансконтинентальный поход от моря Уэдделла через Южный полюс к морю Росса. Австралийцы совершили ряд походов на Земле Мак-Робертсона и Земле Уилкса. Наибольший по протяженности поход (1400 км) австралийцы совершили в 1962/63 г., пройдя от своей станции Уилкс до советской станции Восток. Японцы провели такие исследования в районе своей станции Сёва, которая находится на восточном побережье Земли Королевы Мод, а французы - поход протяженностью в 483 км к югу от станции Дюмон-д'Юрвиль. Результаты измерений толщины ледникового покрова дали возможность выявить основные черты рельефа ледникового щита и составить первую схематическую карту подледного рельефа Антарктиды.

В 60-х годах появился новый способ измерения толщины ледникового покрова. В принципе этот способ также основан на регистрации волн, отраженных от ложа ледника, но только не сейсмических, а радиоволн, и измерения с помощью радиолокационной аппаратуры можно производить не в отдельных точках, а непрерывно на всем профиле.

В Советском Союзе радиолокационная аппаратура и методика измерений были разработаны в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте в отделе физики льда и океана. Вначале эта аппаратура была установлена в балке и испробована при движении санно-гусеничного поезда, а затем ее перенесли и на самолет.

Развитие этого способа позволило резко расширить работы по измерению толщины ледникового покрова и выявлению рельефа его ложа. Ряд районов были покрыты довольно густой сетью авиационных маршрутов, выполненных экспедициями Советского Союза, США, Англии, в результате чего карта подледного рельефа Антарктиды была значительно уточнена. Оказалось, что подо льдом между горными хребтами и массивами простираются обширные равнины - Западная на Земле Королевы Мод, Шмидта - на Земле Уилкса, Бэрда - на Земле Мэри Бэрд, Восточная - на Земле Виктории. Поверхность некоторых равнин опускается ниже уровня моря. Равнины разделяют горные сооружения, вершины которых скрыты льдом. Это горы Гамбурцева в центре Восточной Антарктиды, названные в честь советского геозифика, академика Г. А. Гамбурцева (1903 - 1955), Голицына на Земле Королевы Мэри в честь основателя современной сейсмологии, академика Б. Б. Голицына (1862 - 1916), Вернадского на восточной окраине Земли Королевы Мод в честь известного советского минералога, геохимика, академика В. И. Вернадского (1863 - 1945) и т. д.

В 1968 г. участники Советской антарктической экспедиции детально обследовали подледный рельеф Земли Эндерби и прилегающих районов. В результате на карте подледного рельефа появились такие названия, как долина Бугаева, названная так в честь советского метеоролога, академика Узбекской АН, участника САЭ Виктора Антоновича Бугаева (1908 - 1974). Другая долина была названа в честь советского полярного исследователя, участника САЭ Георгия Ивановича Матвейчука (1916 - 1974). Подледные горы были названы в честь геофизика, участника САЭ Льва Николаевича Жигалова (1926 - 1972), ледоисследователя Ивана Степановича Песчанского (1911 - 1972), синоптика Сергея Тарасовича Серлапова (1907 - 1973) и др.

Л. Н. Жигалов, геофизик, участник САЭ

С. Т. Серлапов, синоптик, участник

В последние годы пристальное внимание ученых привлекли моря, обнаруженные под шельфовыми ледниками. Они также заслуживают разговора в этой книге, хотя пока еще ждут своих названий.

Огромный ледниковый щит, покрывающий почти весь материк, подвижен. Из внутриматериковых возвышенных районов лед течет к побережью и во многих местах захватывает морские пространства, образуя своеобразную зону шельфовых ледников. В этой зоне ледниковый покров находится на плаву. Толщина его колеблется от 30 - 40, а чаще всего от 100 - 150 м у внешнего края до почти километра в тыловой части, где ледник, сползая с материка, переходит в плавучее состояние. Площадь зоны шельфовых ледников превышает 1,5 млн. кв. км., что составляет более 11% площади всего Антарктического материка. Таким образом, получается, что более одной десятой Антарктиды (по площади) находится на плаву.

Подготавливая к изданию Атлас Антарктики, советские географы задумались: куда отнести зону шельфовых ледников? Что это такое - материк или море? Тщательно проанализировав имеющиеся материалы исследований, они решили, что эта зона относится к материку, и провели границу Антарктиды по внешнему краю шельфовых ледников.

Какими же соображениями руководствовались географы, принимая это решение? Аргументов, подтверждающих справедливость такого решения, несколько:

1. Все шельфовые ледники расположены в пределах шельфа, т. е. краевой части материка, где земная кора имеет континентальный характер (намного толще, чем под океаном).

2. Геологи и геоморфологи, хорошо знакомые с антарктическим оледенением, считают, что глетчерный лед, покрывающий этот материк, является мономинеральной осадочной породой. Мощность этого покрова достигает 4,5 км, а возраст в нижних слоях составляет сотни тысяч лет. То, что лед при 0°С тает и переходит в жидкое состояние, не является принципиальным различием, выделяющим его из других пород и минералов. Любая порода при соответствующих условиях (температура и давление) может существовать как в твердом, так и в жидком и газообразном виде. Кстати говоря, в природе существуют минералы в жидком виде и кроме воды. Это ртуть. Только она мало распространена и не встречается в виде озер и морей.

3. Следует отметить, что значительная доля льда как горной породы в строении коры и даже самих планет Солнечной системы не такое уж редкое явление. Так, десять спутников Юпитера и Сатурна на 70 - 90% состоят из льда, причем общий объем этих спутников составляет 149 873 млн. куб. км.

4. Та часть Антарктического материка, которая находится выше уровня моря (ее объем 28 млн. куб. км), в основном сложена льдом. На каменные породы приходится всего лишь 7 млн. куб. км, т. е. одна четверть ее объема. Таким образом, называя Антарктиду ледяным континентом, мы не прибегаем к метафоре, она действительно ледяная.

5. Шельфовые ледники генетически тесно связаны с ледниковым покровом, лежащим на каменных породах внутри материка. Они мало отличаются от него и по своей структуре. Как правило, шельфовые ледники в значительной мере состоят из льда, сползшего с внутренних районов материка. Питание шельфовых ледников мало чем отличается от питания ледникового покрова, находящегося на грунте. Так же как и внутри материка, шельфовый ледник формируется из льда, поступающего из соседних районов, и снега, выпадающего на его поверхности.

6. Морфометрические характеристики также свидетельствуют о принадлежности шельфовых ледников к материку. Толщина их, как уже говорилось, колеблется от 30 - 40 м почти до километра, при средней величине около 400 - 500 м, а средняя толщина слоя воды под ними составляет 250 - 300 м. Объем льда в этой зоне составляет 600 - 675 тыс. куб. км, а воды 375 - 450 тыс. куб. км. Таким образом, льда в этой зоне значительно больше (60%), чем воды.

Это был новый взгляд на географию Антарктиды и ее побережья. На прежних картах (а на многих иностранных и по сей день) зона шельфовых ледников считалась морем, и в соответствии с этим все географические объекты в ее пределах имели морскую номенклатуру (остров, залив, мыс и т. д.). Новый взгляд на природу зоны шельфовых ледников потребовал пересмотреть номенклатуру географических объектов в ее пределах. Действительно, как же можно называть ледниковый купол или возвышенность внутри шельфового ледника островом (как, например, возвышенность Рузвельта на шельфовом леднике Росса), если они находятся на территории материка.

За пересмотр номенклатурных терминов взялись сотрудники Арктического и антарктического научно-исследовательского института Е. С. Короткевич и Я. П. Кобленц. Они предложили заменить морские номенклатурные термины на материковые. Эти термины были внедрены (к сожалению, не полностью) на картах Атласа Антарктики, а затем и на отдельно изданных советских картах. Остров Росса стал называться полуостровом, остров Рузвельта - возвышенностью, пролив Георга VI - шельфовым ледником, остров Александра I - Землей и т. д.

Так обстоит дело с обычными физико-географическими и топографическими картами, на которых изображена поверхность нашей планеты. Так ее видят пассажиры и экипажи самолетов, а также космонавты с искусственных спутников Земли.

А как же быть с географическими объектами, находящимися под шельфовыми ледниками? На карте подледного рельефа Антарктиды, там, где лед лежит на грунте, все довольно просто. На ней к названию объекта, его номенклатурному термину добавлено слово "подледный". Подледный хребет Голицына, подледная равнина Шмидта, подледное озеро и т. д. Для зоны шельфовых ледников, где рельеф коренной скальной поверхности скрыт не только ледниковым покровом, а еще и толщей воды, новых общепризнанных номенклатурных терминов пока еще не существует, хотя потребность в них уже давно назрела.

Такие номенклатурные термины необходимы при составлении карты подледного рельефа. К тому же не так уж далек, по-видимому, день, когда в водные пространства под шельфовыми ледниками проникнут подводные корабли и для обеспечения безопасности их плавания потребуется составить подробные лоции этих подледных водоемов. А тут уж без совершенно определенных номенклатурных терминов и географических названий не обойтись.

Более десяти лет назад один из авторов этой книги, занимаясь географией ледяных берегов Антарктиды, предложил обширные подледные водоемы, находящиеся под огромными шельфовыми ледниками Росса, Фильхнера и Ронне, назвать подледными или подледниковыми морями¹. Этот термин стал употребляться в литературе². А как же еще назвать водоем, который по площади превышает всем известное Черное море?

¹ (Дубровин Л. И. Особенности ледяных берегов Антарктиды. Информ. бюлл. САЭ, № 86.- Л., Гидрометеоиздат, 1973.)

² (См. Зотиков И. А. За разгадкой тайн Ледяного континента.- М., Мысль, 1984; Зотиков И. А. Я искал не птицу киви.- Л., Гидрометеоиздат, 1984. )

На картах подледных морей вполне логично должны быть подледные заливы, бухты, проливы или проходы, мысы, полуострова, банки, отмели и т. п. Номенклатурные термины, заменившие термин "остров" на поверхности шельфовых ледников, вполне подходят и для обозначения подледных объектов - возвышенность, массив, купол, скала, гора, нунатак.

Что касается собственных географических названий объектов подледных водоемов, то их совсем не обязательно совмещать с названиями объектов, находящихся на дневной поверхности. Так, например, подледное море под шельфовым ледником Росса не обязательно называть именем Росса, который наверняка и не подозревал о его существовании. То же самое относится и к другим шельфовым ледникам.