Внутриконтинентальные походы

Первые внутриконтинентальные походы Скотта, Шеклтона, Амундсена, Дэвида и Моусона имели целью дойти до Южного географического полюса, магнитного полюса или открыть и нанести на карту горную вершину, горный хребет, выводной ледник, определить, является ли Антарктида единым континентом или разделяется проливами. Научные наблюдения при этом осуществлялись попутно. Э. Шеклтон в 1941 году собирался пересечь Антарктиду от моря Уэдделла через Южный полюс до моря Росса на собаках. Но его с самого начала постигла неудача. Судно "Эндьюранс", не дойдя до шельфового ледника Фильхнера, было зажато льдами и оказалось в вынужденном дрейфе. За 281 день оно было вынесено в северную часть моря Уэдделла, раздавлено льдами и затонуло. Участники экспедиции с большими приключениями на шлюпках добрались до китобойной станции на острове Южная Георгия.

Какую же цель ставил Шеклтон? Поставить рекорд и попутно обследовать неизвестные районы Антрактиды, так как Южный географический полюс к этому времени уже был покорен.

Позднее, когда общие контуры Антарктического континента были определены и стало ясно, что Антарктида покрыта почти сплошным слоем льда, исследователей стал интересовать вопрос: какова же мощность антарктического ледника, находятся ли выше или ниже уровня коренные породы под ледником моря?

Впервые в Антарктиде пытались определить мощность ледника участники второй экспедиции Бэрда в 1934 году, когда был поставлен вопрос о том, не соединяется ли море Росса с морем Уэдделла подледным проливом. К тому времени в геофизических исследованиях стал применяться сейсмоакустический метод измерения мощности горных пород различной плотности. Лед имеет значительно меньшую плотность, чем коренное ложе. Взрыв на поверхности ледника образует звуковую волну, которая распространяется вниз; часть энергии взрывной волны отражается обратно от коренных пород. Зная скорость распространения звуков во льду и время между взрывом и приходом обратно отраженной волны, можно подсчитать толщину льда в данном месте. Измерения тогда показали, что коренное ложе в месте перехода шельфового ледника Росса на плато Мэри Бэрд находится выше уровня моря, а толщина льда составляет 300-600 метров.

Следующие определения мощности ледника были выполнены в 1951 году гляциологами Норвежско-шведско-британской экспедиции. Сейсмические измерения, выполненные во внутриконтинентальных походах вблизи нулевого меридиана, в расстоянии 600 километров от берега, показали, что в долинах между горными массивами коренные породы в ряде мест лежат ниже уровня моря, хотя эти места находятся вдали от плавучего шельфового ледника. Измерениями также было установлено, что западную часть Земли Королевы Мод окаймляют обширные шельфовые ледники шириной до 200 километров, и что в значительной своей части они находятся на плаву.

Следующая попытка измерения толщины льда была сделана во время первого внутриконтинентального похода в Первой советской экспедиции в апреле 1956 года. Первые же измерения показали, что толщина ледника в расстоянии 100-200 километров от берега превышает 2000 метров. Ранее предполагалось, что антарктический ледник имеет толщину в несколько сотен метров. Эти измерения показали также, что при взрыве возникают существенные помехи и толщина льда определяется с большой ошибкой. Дело в том, что во внутренних районах Антарктиды ледник покрыт мощным слоем снега, который только на глубине 40-50 метров превращается в фирн и только на глубине 120-160 метров - в плотный лед. При взрыве вследствие неоднородности поверхностного слоя образуется повышенный фон помех и отраженная волна фиксируется неточно. В конце Первой и в начале Второй САЭ специалисты много времени затратили на разработку методики сейсмического зондирования ледника. Вначале пытались увеличить заряд взрывчатки. На станции Пионерская, например, в апреле 1957 года для измерения толщины льда взорвали одновременно более 2000 килограммов взрывчатки. Но и при этом не получили точного отражения сигнала от коренных пород.

Уверенные результаты начали получать после того, когда заряд стали опускать в пробуренную скважину на глубину не менее 40 метров и сконструировали аппаратуру для регистрации волн высокой частоты.

Впервые надежные измерения толщины ледника, с точностью 4-5%, были выполнены при походе из Мирного к Полюсу относительной недоступности в конце 1958 года. На этом разрезе были определены толщины льда более 3000 метров, выяснилось, что коренные породы в некоторых местах располагаются ниже уровня моря.

В 500-километровом походе на юг от станции Дюмон-д'Юрвиль в конце 1957 года французы тем же сейсмическим методом определяли толщины льда до 3000 метров. В 1957-1958 годах разные партии американцев совершили несколько походов с измерением толщины льда: вокруг шельфового ледника Росса, по Земле Мэри Бэрд от станции Литл-Америка V до станции Бэрд и по шельфовому леднику Фильхнера. Измерения показали, что толщина шельфовых ледников Росса и Фильхнера почти одинаковая: 300-400 метров, лишь в тыловой части, где в шельфовые ледники впадают горные ледники, они имеют толщину 400-600 метров. Оказалось, что шельфовые ледники находятся на плаву - под ними было обнаружено море глубиной в несколько сотен метров; лишь в отдельных местах ледники лежат на вершинах подледных островов.

Наиболее крупным походом в период МГГ был поход англичан. Английские исследователи решили осуществить план Шеклтона, задуманный им еще 44 года тому назад - пройти от моря Уздделла через Южный полюс к морю Росса. На пяти вездеходах, тракторе, двух собачьих упряжках они совершили этот поход. Выйдя со станции Шеклтон 24 ноября 1957 года, они прибыли на Южный полюс 21 января 1958 года. Здесь на американской станции Амундсен-Скотт их уже дожидалась новозеландская вспомогательная партия, которая к этому времени прошла вторую половину пути - от моря Росса на Южный полюс, создав базы горючего и продовольствия. 2 марта 1958 года поезд прибыл на базу Скотт. Переход длился 99 дней. В пути от моря Уэдделла до Южного полюса английские исследователи определяли толщину льда примерно через каждые 50 километров, а после полюса - через 80-120 километров. Как выяснилось потом, эти измерения были весьма неточными вследствие сильного фона помех при поверхностных взрывах. В 1958-1961 годах американские исследователи совершили ряд походов по Западной Антарктиде, включая походы от станции Бэрд до побережья моря Беллинсгаузена, Бэрд - Южный полюс.

Чтобы соединить в одну общую систему разрезы, выполненные советскими, английскими и американскими экспедициями, советские исследователи решили выполнить измерения толщины льда на маршруте от Комсомольской через станцию Восток до Южного полюса. 6 ноября 1959 года поезд в составе вездеходов "Харьковчанка" и одного тягача вышел со станции Комсомольская. 20 ноября он прошел станцию Восток и 26 декабря прибыл на станцию Амундсен-Скотт на Южном полюсе. В составе поезда был специальный буровой станок, смонтированный на санях.

'Харьковчанка-2', модернизированный вариант своей предшественницы. Эта машина сразу пришлась по душе механикам-водителям за свою мощь, неприхотливость и отличные бытовые условия. (Фото Б. А. Шельпякова.)

Измерения, выполненные в районе станции Комсомольская, показали толщину льда 3200 метров. Такой же результат получили здесь другие советские исследователи годом раньше. Это подтвердило надежность разработанного метода. Толщина льда между Комсомольской и Востоком всюду была около 3000 метров. Следовательно, здесь подо льдом простирается равнина, лежащая почти на уровне моря, лишь местами коренное ложе поднимается на 100-200 метров выше, Толщина льда под станцией Восток оказалась равной 3700 метрам. Точная высота ледника здесь, измеренная позже, - 3488 метров. Следовательно, коренное ложе под станцией Восток на 212 метров ниже уровня моря.

На Южном полюсе советские исследователи получили толщину льда 2810 метров. Англичане ранее получили 2100 метров, американцы - 2530 метров. Место американских измерений удалено от точки советских измерений на 15 километров, и разницу в 280 метров можно объяснить разностью уровней коренных пород на этом расстоянии. Можно считать, что данные советских и американских измерений совпали.

Высота ледника в районе станции Амундсен-Скотт составляет 2800 метров. Следовательно, коренные породы на Южном полюсе находятся на уровне моря ( - 10 метров).

Сейсмический метод измерения толщины ледника оставался основным, однако со временем был разработан дополнительный способ: по отклонению силы тяжести. Это так называемый гравиметрический метод, основанный на интерпретации аномалий Фая, связанных с измерением высоты коренных пород между пунктами, в которых толщина льда определяется сейсмическим методом. Сейсмический метод требует много времени для расстановки приборов, бурения скважины, тогда как отсчет величины силы тяжести по гравиметру можно производить на кратковременных остановках. Комбинация этих двух методов позволила выполнять более частные определения и подробнее интерпретировать толщины льда и высоту коренных пород.

В последующие годы сейсмоакустические и гравиметрические измерения советские исследователи выполняли в поездах, доставлявших горючее и снаряжение для станции Восток. Благодаря этому на линии Мирный - Восток был подробно изучен подледный рельеф. Так, было установлено, что в прибрежной двухсоткилометровой зоне ложе ледника весьма неровное - местами долины лежат ниже уровня моря, от 200-го до 400-го километра подо льдом простирается горный массив высотой до 500 метров. Этот горный массив был назван подледными горами Голицына, в честь русского ученого - основателя сейсмологии академика Бориса Борисовича Голицына.

К югу от станции Пионерская лежит подледная впадина, которая углублена до 1100 метров ниже уровня моря, а между станциями Восток-1 и Восток на уровне моря простирается обширная подледная равнина Шмидта, названная в честь советского полярного исследователя академика Отто Юльевича Шмидта.

Для вычисления толщины ледника и глубины залегания коренных пород необходимо точно знать высоту поверхности ледника. Наиболее простым методом является метод барометрического нивелирования, когда одновременно измеряется атмосферное давление на береговой станции и на ледниковом плато. Но этот метод дает ошибку порядка 100 метров. В советских антарктических экспедициях было решено выполнить геодезическое нивелирование. Такое нивелирование впервые было выполнено в Четвертой САЭ, в сентябре - декабре 1959 года, по маршруту Мирный - Пионерская - Комсомольская. Это очень трудоемкая и тяжелая работа. В составе геодезического поезда было два вездехода "Пингвин" и один тягач. На крыше вездеходов были установлены специальные складывающиеся дальномерные рейки и оптический теодолит. Вездеходы передвигались с пункта на пункт поочередно на расстоянии взаимной видимости. При помощи теодолита по рейкам определялись горизонтальные и вертикальные углы, по которым вычислялись точные расстояния между вездеходами и разность высот между ними. После окончания всех измерений задняя машина объезжала переднюю, уходила вперед на расстояние видимости, и измерения повторялись снова. И так примерно каждые пять километров. Отсчеты по приборам производились на открытом воздухе, а температура воздуха на ледниковом куполе даже летом держится около 40° мороза.

Точная высота станции Пионерская оказалась 2741 метр над уровнем моря, тогда как до этого она принималась равной 2700 метров. Точная высота Комсомольской определена в 3498 метров; Вторая САЭ считала высоту Комсомольской 3540 метров, а Третья - 3420 метров. Через два года, в составе Шестой САЭ, в летний антарктический сезон 1961-62 года (ноябрь - январь) поезд прошел с геодезическим нивелированием и определил высоты по треугольнику Комсомольская - Советская - Восток - Комсомольская. При возвращении на Комсомольскую невязка высоты составила всего лишь 2,5 метра.

В конце 1962 года австралийские исследователи совершили поход от станции Кейси до станции Восток, выполнив на этом маршруте измерения толщины льда сейсмическим и гравиметрическим методами. Они подтвердили, что равнина Шмидта простирается далее в восточном направлении, при подходе к станции Восток их данные хорошо совпали с данными советских измерений.

Следующим выдающимся походом был поход советских исследователей в начале 1964 года со станции Восток через Полюс недоступности и оттуда к станции Молодежная. За 78 дней был пройден путь в 3323 километра. Большая часть маршрута проходила по ледниковому плато, высота которого оказалась более 3000 метров (наибольшая 4000 метров). Сейсмические и гравиметрические наблюдения показали, что подо льдом на значительной части маршрута находится горная система с глубокими впадинами и вершинами до 2000 метров над уровнем моря. Это было продолжение подледного горного хребта, обнаруженного еще в 1959 году между станциями Советская и Полюс Недоступности. Эта горная система была названа подледными горами Гамбурцева, в честь советского геофизика академика Григория Александровича Гамбурцева. Она простирается подо льдом более чем на 2500 километров и является одной из крупнейших систем Восточной Антарктиды. От этих гор в сторону японской станции Сева ответвляется подледная горная система - горы Вернадского, названные в честь выдающегося советского геохимика академика Владимира Ивановича Вернадского.

В конце 1964 - начале 1965 года американские исследователи совершили поход от Южного географического полюса до Полюса недоступности. Здесь, на советской базе, были оставлены вездеходы и походное оборудование, а люди вывезены в Мак-Мёрдо на самолете "Геркулес", В следующем году американцы прошли дальше за Полюс недоступности и в центре Земли Королевы Мод, между Полюсом недоступности и Новолазаревской, создали временную станцию Плато, которая функционировала два года. Американцы подтвердили наличие подледных гор Гамбурцева.

В летний сезон 1966-67 года советские исследователи стерли последнее белое пятно с карты центральных районов Земли Королевы Мод. Маршрут похода проходил от Молодежной к Полюсу недоступности, на этом участке было выполнено геодезическое нивелирование. Затем поезд прошел через американскую станцию Плато к станции Новолазаревская. Это был самый длинный маршрут в истории исследования Антарктиды - более 3400 километров.

В 1968-69 году со станции Сева через Полюс недоступности к Южному полюсу совершили поход японские исследователи. Измерения японцев подтвердили данные советских и американских измерений толщины ледника и высоты подледных гор. Они установили, что подледные горы Вернадского у побережья в районе станции Сева выходят на поверхность; этот выход получил название гор Ямато.

Теперь, когда основные черты ледника внутренних районов Антарктиды изучены и "белые пятна" перестали существовать, исследователи разных стран совершают походы со станций на меньшие расстояния для более детального изучения толщи ледникового покрова. Ежегодно совершаются походы на тягачах и вездеходах между Мирным и Востоком для снабжения станции Восток и с научно-исследовательскими целями. Такие походы, кроме советских исследователей, выполняют американцы, австралийцы, французы, и объединяются они Международной гляциологической программой.

23 февраля 1966 года было выполнено первое экспериментальное радиолокационное зондирование ледника с воздуха. В последующие годы этот метод был усовершенствован и стал широко применяться при исследованиях ледников. Метод радиолокационного зондирования позволяет определять высоту и толщину ледникового покрова практически непрерывно по ходу самолета и выполнять площадную съемку.