Именно к этой части планеты сегодня прикованы взгляды мирового научного, политического и экономического сообществ. В июне по итогам масштабного совещания президент поручил правительству разработать предложения по эффективному и безопасному освоению Арктики. Совместно с научными кругами правительству предстоит проработать множество актуальных тем: от геологического обоснования потенциала недр до данных о флоре и фауне и экологической безопасности. У страны должен появиться даже национальный атлас Арктики. Томский политехнический университет и в этом вопросе занимает лидирующие позиции. С этого года вуз успешно реализует масштабный арктический проект.
Томский вклад в изучение Арктической климатической системы
Как известно, совместный проект ТПУ и известного исследователя Арктики Игоря Семилетова получил мега-грант правительства Российской Федерации на исследования по теме «Сибирский арктический шельф как источник парниковых газов планетарной значимости: количественная оценка потоков и выявление возможных экологических и климатических последствий».
По мнению экспертов, исследования ученых ТПУ под руководством Игоря Семилетова внесут значительный вклад в развитие кооперации и равноправного сотрудничества между Россией и другими Арктическими странами, а главное — откроют новый уровень понимания функционирования Арктической климатической системы.
В рамках проекта в университете уже создано две новых лаборатории «Научно-исследовательская лаборатория анализа и мониторинга опасных геологических и геодинамических процессов на Арктическом шельфе» и «Международная научно-образовательная лаборатория изучения углерода арктических морей», на оснащение которых уже потрачено порядка 30 млн рублей и в этом году на оборудование лабораторий выделено еще около 12 млн рублей.
Политехники — участники международной экспедиции
Помимо этого, 6 июля из Норвегии стартовала международная научная экспедиция SWERUS-C3, организатором которой является Игорь Семилетов. В рамках шведско-российско-американской программы сотрудничества в ней участвует около 80 ученых, в том числе и политехники. Помимо руководителя проекта ТПУ Игоря Семилетова в арктическую экспедицию отправились профессор кафедры геологии и разведки полезных ископаемых Наталья Шахова, научный сотрудник «Международной научно-образовательной лаборатории изучения углерода арктических морей» Олег Дударев, участник одной из программ постдокторантуры ТПУ Александр Чаркин и др.
На борту научно-исследовательского ледокола «Оден» ученые будут изучать взаимодействие между деградирующей криосферой, круговоротом углерода и климатической системой в северной части моря Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского морей.
Главными учеными экспедиции помимо Игоря Семилетова стали: профессор морской геологии и геофизики в университете Стокгольма Мартин Якобссон, профессор биохимии в университете Стокгольма Орьян Густафссон и научный сотрудник «Международной научно-образовательной лаборатории изучения углерода арктических морей» ТПУ Олег Дударев.
По планам экспедиция SWERUS-C3 пройдет в два этапа, продолжительностью в общей сложности около 100 дней.
Работа в ходе первого этапа была сосредоточена на выяснении путей миграции метана, поступающего в атмосферу из деградирующей подводной мерзлоты, и нижезалегающих газовых гидратов метана морей Восточной Арктики.
Восточносибирские шельфовые моря представляют собой продолжение сибирской тундры, которая к концу последнего ледникового периода была затоплена в результате поднятия уровня моря, в свою очередь зависящего от таяния ледников. За счет процесса разложения остатков растений и животных образовалось огромное количество метана и других парниковых газов, сохранившихся до наших дней как внутри подводной мерзлоты, так и под ней, а также в едомах — геологических структурах, существующих вдоль сибирского арктического побережья. В последние годы ученые обнаружили, что из деградирующей вечной мерзлоты высвобождается большое количество углерода, в том числе в виде метана. Данное явление может представлять собой положительную обратную связь между углеродом и климатом, что приводит к усилению происходящего глобального потепления.
Главные вопросы, интересующие ученых в ходе данного этапа, связаны с процессами, источниками и потоками метана в морях Восточной Арктики. Ученые занимались анализом воздуха и морской воды, состава морских отложений, а также вопросами путей миграции углерода и метана в осадках -водной толще и во льду.
Самая мощная исследовательская команда
Как отметил один из руководителей экспедиции, профессор биохимии в университете Стокгольма Орьян Густафссон экспедиция SWERUS-C3 хорошо оборудована для обнаружения метана.
— Мы можем постоянно измерять уровень метана в воздухе, через входные отверстия новой метрологической установки, размещенной на самом носу «Одена», — говорит профессор Густафссон. — Уровень метана в поверхностном слое морской воды мы измеряем благодаря специально построенному устройству подачи воды с глубины в 8 метров прямо в постоянную корабельную лабораторию. Концентрации метана в воздухе и морской воде мы исследуем практически в режиме реального времени с помощью передовых методов лазерной спектрометрии.
Участники экспедиции также использовали акустическую систему «Kongsberg», установленную на «Одене». Она состоит из трех основных компонентов:
Во время остановок ледокола запускается программа отбора проб донных отложений.
Около 20 различных химических компонентов измеряются еще на глубине, а остальные уже на борту в специализированных лабораториях ледокола.
Благодаря такому оснащению ученые могли делать первые предварительные оценки по увеличению выбросов метана и причинах этих изменений.
— В эту экспедицию мы собрали сильную команду для оценки этих выбросов метана более подробно, чем когда-либо прежде, чтобы существенно улучшить наше коллективное понимание источников метана и функционирования системы в целом, — объясняет профессор Густафссон. — Эта информация имеет решающее значение, если мы хотим предоставить научные оценки того, как эти потоки метана могут развиваться в будущем.
Ученые спрогнозируют будущее Арктики
Второй этап экспедиции будет направлен на изучение истории развития льда Северного Ледовитого океана, поступления относительно теплой атлантической воды, а также транспорта и преобразования углерода, мобилизованного из морей Восточной Арктики в глубокую часть Северного Ледовитого океана.
В климатической системе Арктический океан играет важную роль. За последние десятилетия площадь распространения морского льда сократилась больше ожидаемого, что может повлиять на климат и среду обитания планктона и животных в Арктике. В донных отложениях Арктического океана можно найти следы эволюции данного морского региона.
Изучая отложения, ученые надеются определиться в отношении того, существовали ли периоды за последний миллион лет, когда площадь покрова льда в летний период была меньше по размеру, чем сегодня. И если да, то почему. Такая долгосрочная историческая эволюция является ключевым фактором для понимания того, что происходит с климатом на сегодняшний день, и для предсказания дальнейших событий.
Для понимания причин этих изменений нужен комплексный научный подход, включающий изучение всех событий на возможно долгосрочную геологическую перспективу. В ходе второго этапа ученые будут заниматься сбором информации о характере и строении морского дня, сбором проб отложений, воды и льда.
В ходе обоих этапов будет изучена и роль арктических облаков в климатической системе планеты.
Уникальные специалисты
К 1 октября этого года правительство планирует представить президенту предложения по дополнительным мерам господдержки научных работ. Речь идет не только о текущих исследованиях, но и о подготовке кадров. Президент отметил, что подготовка специалистов должна включать стажировки в арктических экспедициях. ТПУ и здесь оказался в передовиках. С этого учебного года вуз начнет подготовку эксклюзивных специалистов в области морской геологии в рамках направления «Прикладная геология» на базе кафедры ГРПИ Института природных ресурсов. Программа обучения рассчитана на пять лет, с присвоением квалификации «специалист».
Как поясняет проректор по финансово-экономической деятельности ТПУ, заведующий кафедрой геологии и разведки полезных ископаемых ИПР Алексей Мазуров, вопрос о подготовке новых специалистов остро встал в самом начале реализации арктического проекта.
— Ведущий ученый этого проекта, Игорь Петрович Семилетов, и замдиректора Института океанологии им. Ширшова, член-корреспондент РАН Леопольд Исаевич Лобковский обсуждали с нами вопрос подготовки специалистов в области морской геологии, — отмечает Алексей Карпович. — Ведь сегодня целенаправленно их никто не готовит.
Кстати, уже в этом году кафедра выпустила первого специалиста, которого готовили индивидуально для этой области. Теперь планируют набрать целую группу.
Отбирать обучающихся для этой специализации из числа первокурсников будет специальная конкурсная комиссия, в состав которой войдет и Игорь Семилетов.
Между прочим, первый выпускник кафедры ГРПИ в области морской геологии Алексей Рубан стал одним из участников двухнедельной научной экспедиции в Арктику. Сегодня он поступает в аспирантуру ТПУ. В рамках этого направления Игорь Семилетов отобрал еще две кандидатуры будущих аспирантов-политехников. Ими стали выпускница кафедры ГРПИ ТПУ Елена Панова и выпускница Дальневосточного федерального университета Ксения Щербакова. Курировать их научные исследования будет сам Игорь Семилетов.
Исследования для «Сколково»
Параллельно ученые ТПУ разрабатывают новые технологии инженерно-геологических изысканий для освоения шельфа. Многоцелевой программно-аппаратный комплекс для 3D-моделирования и площадного исследования морского дна, над которым работают политехники, позволит выполнять инженерно-геологические изыскания морского или речного дна. Он будет решать целый ряд проблем: вопросы картирования и изучения неоднородности дна в арктических широтах, высокодетального расчленения донных отложений, создания трехмерной глобальной геоинформационной системы (ГИС). Комплекс выведет инженерно-геологические изыскания при проектировании разведочных работ на шельфе на новый уровень, кроме того, он позволяет проводить контроль существующих подводных переходов газо- и нефтепроводов. Заказчик проекта — резидент «Сколково» — компания ООО «Морские Инновации». Проект рассчитан до 2020 года.
Мария Алисова