Текст книги "Андрей Капица. Колумб ХХ века"

Но И. А. Зотиков тогда напечатал на официальном бланке члена-корреспондента АН СССР письмо ректору и председателю ученого совета МГУ В. И. Садовничему:

«5 декабря 1997 года

Глубокоуважаемый Виктор Антонович!

Мне стало известно, что член-корреспондент РАН, профессор Андрей Петрович Капица участвует в этом году в конкурсе Университета на премию имени М. В. Ломоносова с работой под названием типа: “Открытие подледникового озера Восток в Антарктиде”.

Высокое общественно-научное значение присуждения премии им. М. В. Ломоносова за работу под таким девизом затрагивает интересы многих людей, как в России, так и за рубежом. Это и заставило написать непростое для меня письмо, смысл которого – показать, что это достижение не одного человека, а труд пяти российских и английских ученых, вклад каждого из которых неоценим. Этот тезис я хотел бы подтвердить следующим:

1. Открытие подледникового озера Восток – это эпопея длиной в 40 лет, и начало ей положил профессор Московского университета Николай Николаевич Зубов в своих работах 1955–1960 годов. Он первым (качественно) показал, что достаточно мощные, типа антарктических, льды из-за тепла, поступающего из недр Земли, могут иметь слой воды подо льдом. Эти данные в своей кандидатской диссертации (1959) и монографии (1960) приводит А. П. Капица (сдвиг по времени у Зотикова на один год в обе стороны. – Прим. авт.).

2. А. П. Капица в 1959 году первым определил сейсмикой толщину льда на станции Восток, которая оказалась очень большой, почти 4000 м (под станцией, как нам сейчас известно, расположено озеро Восток).

3. И. А. Зотиков в 1960 году, используя эти данные по толщине льда под станцией Восток, первым теоретически показал, что под ледниковым покровом здесь идет непрерывное таяние, и талая вода в углублениях подледного ложа может образовывать подледниковые озера.

4. А. П. Капица в 1964 году снова провел сейсмику на ст. Восток и обнаружил, что под отражением, принадлежащим дну ледника, есть еще одно отражение. Он интерпретировал его как отражение от нижней границы слоя осадочных пород под ледником (сейчас мы знаем, что это было дно подледникового озера Восток, а то, что А. П. Капица принимал за осадочные породы, было водой озера Восток).

5. В полевой сезон 1974/75 года Г. де К. Робин (директор Полярного института имени Скотта Кембриджского университета, Англия) первым экспериментально – использовав радиолокацию с самолета, – обнаружил севернее станции Восток следы огромного подледникового озера (сейчас нам известно, что это было озеро Восток). Однако опубликованные им свидетельства наличия озера под станцией Восток противоречили сейсмическим данным 1964 года (их ошибочной интерпретации) и в существование озера не поверили.

6. В 1993 году Г. К. Ридли из Миллардовского космического центра Лондонского университета математической обработкой радиоальтиметрических данных спутника ИРС-1 получил точную карту высот ледникового покрова, на которой четко проявились наземные следы огромного подледникового озера как раз там, где показывала наличие озера радиолокация Робина и наличие постоянного подледникового таяния расчеты Зотикова.

7. В 1993 году Г. де К. Робин и И. А. Зотиков организовали в Кембридже Воркшоп, в решении которого было записано: “Просить профессора А. П. Капицу провести повторную интерпретацию сейсмограмм его сейсмики 1964 года на ст. Восток, чтобы выяснить, не является ли все же второе из полученных им отражений отражением от дна подледникового озера, а осадочные породы – водой”.

8. В 1995 году А. П. Капица на Общем собрании СКАР в Риме объявил, что его сейсмика 1964 года говорит, что под ледником на станции Восток имеется слой воды толщиной около 500 м, и это является доказательством существования подледникового озера Восток.

9. В 1996 году в журнале “Nature” за подписью всех перечисленных выше участников описанной научной эпопеи (за исключением ушедшего профессора Н. Н. Зубова) опубликована статья, суммирующая основные результаты коллективного исследования.

Искренне ваш И. А. Зотиков

Копия в Экспертный совет».

И. А. Зотиков выбрал тогда странную позицию: «Мы вдвоем с Г. де К. Робином из Кембриджа призвали А. П. Капицу к ответу, а то он сам не хотел исправляться». Как будто И. А. Зотиков не обсуждал с Андреем Петровичем загадку двойных отражений, не знал о главенствовавшей тогда в гляциологической науке теории морены под ледником. Да и о Н. Н. Зубове, не говоря уже о Г. де К. Робине из Кембриджа, И. А. Зотиков, скорее всего, узнал от того же Андрея Петровича Капицы! Общее дело, конечно, хорошо, но почему И. А. Зотиков забыл в своем письме ректору о вкладе в открытие озера Восток П. А. Кропоткина? Очередной ракетный математик ступил в географическо-геофизическую дискуссию и натворил там дел. Видимо, не мог простить судьбе, что во время исторического сейсмозондирования 4 января 1964 года его свалил аппендицит…

В итоге Ломоносовской премии Андрею Петровичу не дали. Тут поневоле вспомнишь мудрые слова Ю. Г. Пузаченко: «Так развивается наука – ничего тут не поделаешь!» Впрочем, Андрей Петрович сам считал: «Открытие озера Восток – результат коллективного труда многих ученых мира, начатого еще почти сорок лет назад во время проведения Международного геофизического года»[278]278
  Капица А. П. Подледниковое озеро Восток. С. 18.


[Закрыть].

Академик Григорий Исаакович Баренблатт рассказывал: «Я хорошо знал Андрея Петровича, он относился к своей неудаче с Ломоносовской премией очень по-филосовски и совершенно не придавал ей большого значения».

Но ведь кто-то же должен быть первым!

Именно измерения Андрея Петровича Капицы первыми указали на большой объем воды, на озеро под ледником. Потому что интерпретация сейсмограммы заключалась в уточнении количества отражений и скоростей прохождения разных сейсмических волн в разных средах. В то время как иные признаки наличия там озера были косвенными: по плоской нижней поверхности льда и углублению в скальном ложе, так как в воде радиоволны не распространяются. Но еще раньше Андрей Петрович первым измерил тепло, идущее из недр Антарктиды, и пришел к выводу, что эта величина необычайно велика. Он выдвинул гипотезу о таянии под ледниковым щитом, когда И. А. Зотикова в Антарктиде еще не было. В кандидатской диссертации 1958 года и монографии 1961-го Андрей Петрович точно указал, где в основании ледникового щита Восточной Антарктиды может образовываться пресная вода – между станциями Комсомольская и Восток. И точно назвал давление внизу – 300 атмосфер. В процессе сейсмозондирования Андрей Петрович неоднократно фиксировал странные двойные отражения сейсмических волн от подстилающей поверхности ледника и установил соответствие таких аномалий обширным блюдцеобразным углублениям в ледниковой поверхности.

Несовершенство метода сейсмозондирования заставляло Андрея Капицу не раз усомниться в правильности полученных им результатов. Поэтому он не спешил популяризировать свои сенсационные выводы, а терпеливо ждал развития технологий, которые рано или поздно помогут установить научную истину. После пересмотра своей сейсмограммы 1964 года Андрей Петрович первым определил, что глубина подледного озера Восток превышает 500 метров. Наконец он вдохновил И. А. Зотикова увлечься темой подледниковых озер и математически блестяще обосновать их существование под антарктическим льдом.

Поэтому первенство Андрея Петровича Капицы в открытии озера Восток несомненно. Он совершил крупнейшее географическое открытие XX века и этим фактически закрыл эпоху Великих географических открытий.

Подобно открытию Колумбом Америки, открытие озера Восток настолько большое, что в дальнейшем само принесет науке много новых открытий.

«По мнению российского гляциолога М. Г. Гросвальда (Михаил Григорьевич Гросвальд, доктор географических наук, профессор, один их основателей мировой гляциологии, автор центробежной модели оледенения Северного полушария, почетный доктор Шведской королевской академии наук. – Прим. авт.), открытие в Антарктиде большого и глубокого подледного озера проясняет совсем не антарктическую, а евразийскую проблему – развития межгорных впадин Сибири в эпоху древнего оледенения, – писал Андрей Петрович Капица. – Дело в том, что российскими учеными с 30-х годов (В. П. Нехорошев и А. И. Москвитин) обсуждается вероятность существования в этих впадинах своеобразных ледоемов, заполнявшихся льдом с окружающих гор. В этой связи возникают вопросы: что же происходило с озерами в этих впадинах и как объяснить озерные отложения, соседствующие с ледниковыми моренами? Опираясь на новый Антарктический опыт, мы можем предполагать, что эти озера сохранялись под мощным ледниковым покровом подобно тому, как озеро Восток существует под материковым льдом Антарктиды»[279]279
  Капица А. П. Подледниковое озеро Восток. С. 18.


[Закрыть].

Почти одновременно с первыми публикациями про подледное озеро Восток посланная американцами к Юпитеру автоматическая станция Galileo прислала на Землю фотографии его шестого спутника – Европы: ее поверхность оказалась гладкой, блестящей, лишенной кратеров, но разбитой трещинами, что позволило ученым предположить, что Европа целиком, как Антарктида, скована льдом, под которым может находиться океан. А учитывая, что атмосфера Европы состоит в основном из кислорода, возможно даже, что этот океан населен микроскопическими организмами.

Апокалипсис в Арктике

Давние антарктические связи Андрея Петровича с Полярным институтом имени Роберта Скотта Кембриджского университета оказались палочкой-выручалочкой для молодой кафедры Рационального природопользования.

Профессор Е. И. Голубева рассказывает: «В начале девяностых вообще было непонятно, будет ли продолжаться наша жизнь в науке, в образовании. И вот тогда Андрей Петрович предложил Институту полярных исследований имени Скотта в Кембридже совместный проект с Россией. На него дали деньги международные фонды. А это важно, без денег мы в те годы никуда, даже в Московскую область на полевые работы выехать не могли. К тому же произошли политические изменения – Арктика стала открытой для иностранцев. Коллега Андрея Петровича, сравнительно молодой английский физик, занявшийся обработкой космической информации, дешифрированием космических снимков, тоже принял участие. Андрей Петрович тогда собрал небольшую группу, чтобы отработать пилотный проект на Кольском полуострове: каково воздействие местной промышленности на природу, как его можно оценить по космическим снимкам, какие для этого нужны наземные исследования?»

Профессор Гарет Рис (Gareth Rees) на страничке «Вконтакте» британского посольства в Москве рассказывает, как было дело: «Андрей тогда приехал к нам в Кембридж читать лекции по гляциологии. Но уже был увлечен идеей, как легко с помощью космических снимков можно выявлять на земной поверхности зоны промышленных загрязнений. Он поделился своими мыслями со мной, и я тоже загорелся. Так началось наше сотрудничество»[280]280
  https://vk.com/wall-5422317_941


[Закрыть].

Старший научный сотрудник кафедры РПП О. М. Горшкова вспоминает: «Это была целиком заслуга Андрея Петровича, его кембриджские связи, он фактически спасал этим кафедру. А я тогда только вышла из декрета и не знала, где бы подзаработать. Годы были тяжелые. Я, извините, лестницы мыла! Как-то надо было выживать, потому что я осталась одна с двумя детьми. Дочка заканчивала школу, сыну только исполнилось три. И Андрей Петрович сделал все, чтобы помочь, поддержать. Он взял меня в британский проект, платил мне, помню, 50 долларов в месяц, и все мы жили на эти деньги».

Тема будущих исследований называлась «База данных по окружающей среде Арктики: программа для Российской Федерации». Впоследствии она выросла в многолетний международный проект Института полярных исследований имени Р. Скотта, Географического факультета МГУ и Всемирного центра по охране и мониторингу природной среды (WCMC). Официально она именовалась на Западе MSU – SPRI – WCMC PROJECT.

«Основной методической целью, – объясняли свой проект А. П. Капица и Гарет Рис, – было научиться дешифрировать экологическую обстановку по материалам, полученным дистанционными методами, первоначально на базе наземных и авиационных исследований, с тем чтобы в дальнейшем можно было использовать для этой цели только дистанционные методы зондирования. Это давало возможность проводить исследования независимо от национальных наземных средств тех стран, где предстояло проводить подобные исследования. Известно, что предприятия, загрязняющие окружающую среду, крайне не заинтересованы в подобных исследованиях и всячески препятствуют их проведению. Собственные же данные этих предприятий по воздействию на окружающую среду далеки от истины и часто искажаются, чтобы избежать официальных санкций и международных осложнений.

Возможность создать независимые наднациональные средства контроля за влиянием на окружающую среду представляла интерес для международного сообщества не только в связи с беспокойством о состоянии окружающей среды российского Севера, но и в связи с тем, конечно, что подобные проблемы встречаются не только в России. Поэтому финансирование работ проводилось из самых разных источников, начиная от Know How Fund, Британского Дарвиновского фонда (программа The Darwin Initiative, или «Дарвиновская инициатива» правительства Великобритании. – Прим. авт.), Британского Совета, научных фондов Европейского сообщества (имеется в виду Евросоюз. – Прим. авт.) и заканчивая средствами российских фондов по исследованию окружающей среды…

В работах приняли участие сотрудники кафедры рационального природопользования, лаборатории аэрокосмических методов кафедры картографии и геоинформатики и кафедры биогеографии Географического факультета МГУ. Сотрудники Института географии РАН выполняли авиационное спектрометрирование. Сотрудники Полярного института им. Р. Скотта принимали участие в соруководстве работами, сборе полевого материала и обработке материалов дистанционного зондирования (результаты британской части исследований опубликованы в научных журналах и как технический отчет в SPRI)»[281]281
  Экология Севера: дистанционные методы изучения нарушенных экосистем (на примере Кольского полуострова) / Коллективная монография под ред. А. П. Капицы и У. Г. Риса. М., Научный мир, 2003. С. 15–16.


[Закрыть].

В очередной раз Андрей Петрович Капица возглавил передний край теперь уже экологического направления в науке.

Проведенные Международной арктической экспедицией работы на Кольском полуострове помогли несколько по-иному взглянуть на живописный край, куда каждый год стремятся толпы туристов с рюкзаками и лыжами, чтобы «глотнуть свежего воздуха», отдохнуть на горнолыжных курортах, поупражняться в слаломе, пособирать ягоды-грибы или просто насладиться видами первозданной природы.

В 2003 году в издательстве «Научный мир» вышла коллективная монография с результатами проекта МГУ – SPRI – WCMC «Экология Севера: дистанционные методы изучения нарушенных экосистем». Там, в частности, говорилось:

«Диагностика состояния арктических экосистем в рамках российско-британского проекта проводилась на модельной территории, на примере ландшафтов в сфере влияния комбината “Североникель” (г. Мончегорск). Комбинат входит в систему РАО “Норильский никель”, производит медь, никель и некоторые другие металлы, выбрасывая в окружающую среду огромное количество серы и тяжелых металлов. В Государственном докладе о состоянии окружающей среды РФ за 1996 год приведены данные по приоритетным загрязнителям и критическим регионам. В соответствующей отрасли (цветная металлургия) Норильский и Мончегорский комбинаты занимают верхние строчки»[282]282
  Экология Севера: дистанционные методы изучения нарушенных экосистем (на примере Кольского полуострова) / Коллективная монография под ред. А. П. Капицы и У. Г. Риса. М., Научный мир, 2003. С. 36–38.


[Закрыть].

«Главным хозяйственным объектом и источником загрязнения в районе является горно-металлургический медно-никелевый комбинат “Североникель”. Пущенный в строй в 1938 году, комбинат дал начало и городу Мончегорску, построенному на месте лагерей заключенных-строителей, хоть и вблизи комбината, но с оптимальным учетом розы ветров и сохранением древесной растительности.

С началом войны комбинат был эвакуирован, но уже в ноябре 1942 года возобновил работу. В настоящее время здесь производится никель, медь, кобальт, концентраты драгоценных металлов, термоизоляционные плиты. С 1967 года начато производство серной кислоты из сернистого газа, образующегося при плавке руды.

К началу 1960-х годов запасы местных малосернистых (5–8 %) руд были практически истощены, и в 1965 году комбинат перешел на руды Талнахского месторождения под Норильском, отличающиеся высоким содержанием серы (до 30 %). С 1971 года объемы переработки норильских руд были резко расширены. Выбросы диоксида серы в атмосферу стали стремительно увеличиваться, достигнув в 1975 году 280 000 т в год. В 1976 году в строй были введены два новых электрофильтра, что улучшило очистку газообразных выбросов. После этого их объем менялся в зависимости от объема производства, сернистости руды, соблюдения производственной дисциплины, объема переработки сернистого газа в серную кислоту и т. п. Следует отметить, что к статистике по динамике атмосферных выбросов “Североникеля” нужно относиться с осторожностью, поскольку ее главным источником является сам комбинат.

За время своего функционирования комбинат выбросил в атмосферу около 42 трлн т сернистого газа, до 150 000 т никеля, примерно столько же меди, около 20 000 т серной кислоты, несколько больше фенола и формальдегида, десятки тысяч тонн сульфида водорода и хлора. Ненамного меньшие количества солей цветных металлов, соединений серы, хлора, фенола, формальдегида и кислот были слиты со сточными водами в озеро Имандра. В окрестностях комбината значительные пространства нарушены шахтными разработками и карьерами, а также заняты шлакоотвалами. Однако наиболее сильное техногенное воздействие на ландшафты оказывают далеко разносимые ветром газообразные выбросы, прежде всего диоксида серы (образующего в соединении с атмосферной влагой серную кислоту), на несколько меньшей площади – выбросы тяжелых металлов»[283]283
  Экология Севера: дистанционные методы изучения нарушенных экосистем (на примере Кольского полуострова) / Коллективная монография под ред. А. П. Капицы и У. Г. Риса. М., Научный мир, 2003. С. 56.


[Закрыть].

Анализ проведенных экспедицией работ показал следующее:

«Техногенные пустоши, примыкающие к источнику промышленных выбросов, где полностью или почти полностью уничтожен почвенно-растительный покров, распространяются на 10–12 км к северо-западу от комбината “Североникель”, занимая берега Мончеозера, и на 5–6 км к югу, простираясь южнее сопки Сопча (Нюд). Ширина этого пятна составляет 2–4 км. Такая неравномерность распространения техногенных пустошей вокруг комбината обусловлена прежде всего тем, что “Североникель” расположен в котловине, с трех сторон закрытой горами и лишь на севере не имеющей горного обрамления. Здесь нет преград, препятствующих распространению загрязнений. Поэтому закономерно, что пустоши распространяются далеко на север. Этому способствует также ветровой режим территории – здесь отмечается высокая повторяемость ветров меридиональных румбов (39 % южных, 28 % – северных). Промышленными выбросами комбината практически полностью уничтожена растительность по берегам озер Сопчъявр и Нюдъявр, на сопках Ниттис и Сопча, а также на северо-восточном склоне хребта Мончетундра до высоты 400–500 м.

Полевые исследования показали, что состояние остатков сохранившейся здесь растительности крайне угнетенное. Древесные породы встречаются чрезвычайно редко, в основном в понижениях рельефа, имеют угнетенную стланиковую форму (Крючков, 1991). Почти полностью отсутствует травяно-кустарничковый покров – нет мхов и лишайников. Материалы биомониторинга, выполненного Кольским филиалом РАН, свидетельствуют, что здесь исчезли сфагновые болота, пересохли многочисленные ручьи. Почва обнажена на 90–95 %, в результате чего идет ее размыв до горизонтов В и С, а местами до материнских пород.

Зона сильно поврежденной растительности, где доля погибших деревьев составляет более 80 %, представляющая мертвый еловый и сосновый сухостой с порослевыми кустами берез и обнаженными до минеральных слоев почвами, распространяется на юг на 13–14 км до залива Витегуба, занимая привершинные части холмов и их наветренные склоны, а на север – более чем на 25 км, занимая обширные возвышенные (до 350 м) пространства вокруг Мончеозера и склоны сопок Свинцовая и Туйбола. Как отмечают В. В. Крючков и Н. А. Сыроид (1984), это своеобразное антропогенно-промышленное лесотундровое криволесье – чередование сухостоя хвойных пород, березовых куртин и тундроподобных территорий с угнетенным травяно-кустарничковым покровом (проективное покрытие – 30–40 %). Мхи и лишайники почти не встречаются. Ручьи и озера мелеют и пересыхают, обнаженность почвы достигает 50–90 %»[284]284
  Экология Севера: дистанционные методы изучения нарушенных экосистем (на примере Кольского полуострова) / Коллективная монография под ред. А. П. Капицы и У. Г. Риса. М., Научный мир, 2003. С. 216–217.


[Закрыть].

Работы по проекту МГУ – SPRI – WCMC открыли на Кольском полуострове поистине апокалиптическую картину. Но есть ли у северной природы способность к восстановлению?

«Область является самой промышленно развитой на Крайнем Севере. Здесь добывается около 70 % фосфорного сырья, из которого изготавливается более 70 % минеральных фосфорных удобрений. В недрах области разведаны запасы железных, медно-никелевых, титаномагнетитовых, апатитонефелиновых руд. Значительны также запасы полевошпатового и слюдяного сырья – вермикулита, мусковита и строительных материалов. Большинство месторождений характеризуется благоприятными горно-геологическими условиями (высокая плотность запасов, большое содержание полезного компонента, возможность разработки открытым способом).

В настощее время на севере используются практически те же производственные и природохранные технологии, что и в других районах страны, имеющих менее суровые природные условия. Исследования показывают, что даже при выдержанной технологии, например при очистке производственных стоков, невозможно добиться максимально возможного в рамках данной технологии удаления вредных веществ. Это объясняется низкими температурами воздуха, тормозящими активность микробиологических процессов в очистных сооружениях. <…>

Техногенное воздействие на Севере вызывает не только глубокое точечное разрушение экосистем, но и широкое площадное нарушение – значительно большее, чем в южных зонах. Нарушение функций экосистем Севера даже при слабых загрязнениях и неспособность самоочиститься обуславливаются их низкой биологической продуктивностью»[285]285
  Экология Севера: дистанционные методы изучения нарушенных экосистем (на примере Кольского полуострова) / Коллективная монография под ред. А. П. Капицы и У. Г. Риса. М., Научный мир, 2003. С. 46–48.


[Закрыть].

Профессор Е. И. Голубева подводит итог: «Там по-прежнему красиво. Просто есть места, которые сильно пострадали… Если посмотреть на Хибины сверху, скушан кусочек здесь, там, тут. Когда начинали все это разрабатывать в 1930-е годы, кто думал, что нужно что-то сохранять? Шла большая битва за урожай. О выплавке дефицитного тогда алюминия думали. А еще нашли никель и медь. В Оленегорске – железную руду. Даже и сейчас людям, которые там живут, конечно, жалко природу, это их родные места, – но ведь им надо где-то работать! Поэтому они, думаю, не будут рады, если там всё позакрывают.

Там есть еще один просто сказочный кусочек – горный массив Ловозерские тундры. Красота необыкновенная! Я в 2001 году побывала летом, но, к сожалению, там тоже нашли металлы и начали разрабатывать. Потому что техника сейчас нуждается уже в редкоземельных металлах, и разработки иногда идут ради 1 грамма на тонну!

Однако нельзя сказать, что на Кольском полуострове происходит только плохое. У меня писала диссертацию девочка, которая училась на кафедре Рационального природопользования. Я вела все ее курсовые, диплом и диссертацию, которая была по рекультивации лесов Терского берега Белого моря. В восточной части Кольского полуострова, в устье реки Варзуги за селом Кузомень, есть удивительное место – настоящая пустыня с барханами, из которых тут и там торчат одиночные сосны, это так называемые Кузоменские пески. Они перевеваются, перемещаются, захватывают всё новые участки. А теперь там стали предпринимать попытки фиторекультивации, закреплять пески, высаживая сосны. В Кузоменских песках теперь есть экспериментальные площадки – саженцы приживутся – не приживутся, и как лучше их высаживать…

Десять лет я проработала с Андреем Петровичем как сотрудник кафедры биогеографии. Он сильно меня идейно поддержал с защитой докторской диссертации и стал приглашать перейти на кафедру РПП. Потом все более настойчиво, и я подумала, что, пожалуй, неплохо начать в жизни новый этап – поработать с таким человеком. И вот, с 2000 года я работаю на кафедре РПП. Тут как раз начались изменения учебного плана, и я стала его заместителем по учебной работе. Могу сказать, что все стратегические вопросы Андрей Петрович схватывал мгновенно и попадал прямо в яблочко. С одной стороны, он дипломатичный человек, а с другой – очень принципиальный и смелый».