Текст книги "Антарктида"

НИКОЛАЙ ПАНТЕЛЕЙМОНОВИЧ ГРУШИНСКИЙ, АЛЕКСАНДР ГАВРИЛОВИЧ ДРАЛКИН
АНТАРКТИДА

ПРЕДИСЛОВИЕ

Об Антарктиде написано много книг – и научных монографий, и научно-популярных, однако на полках магазинов Вы их не найдете. Это свидетельствует о неизменном интересе читателя к проблемам шестого континента, результатам его исследований, необычности условий на нем.

Авторам посчастливилось работать в Антарктиде в самом начале широкой программы ее изучения. Н. П. Грушинский был начальником морского геофизического отряда во второй Антарктической экспедиции 1956–1957 гг., А. Г. Дралкин – начальником зимовки четвертой Антарктической экспедиции 1958–1959 гг. и седьмой – 1961–1962 гг. Во время первой зимовки он возглавлял поход на Южный полюс. Оба автора не потеряли интереса к Антарктиде до сих пор и активно работают, изучая и анализируя новые данные. Книга написана по материалам, полученным как в те давние, так и в последующие годы, с использованием многих публикаций, отдельные части – по дневниковым записям и воспоминаниям.

Начинается рассказ с небольшого раздела, в котором авторы попытались передать эмоциональную обстановку отплытия в далекую экспедицию. Раздел этот относится ко второй Антарктической экспедиции, которая отправлялась на дизель-электроходе «Обь» для смены зимовочного отряда первой экспедиции и для гидрологических и геофизических работ в Южном океане.

Большой интерес представляет вопрос о месте Антарктиды в семье других континентов. Уже на ранних этапах исследования Антарктиды там был обнаружен каменный уголь. В дальнейшем это подтвердилось. Более того, по оценкам некоторых геологов каменного угля в недрах Антарктиды содержится больше, чем на других континентах. Это значит, что было время, когда Антарктида имела теплый климат и была покрыта пышной растительностью. Возникает вопрос, как случилось, что она превратилась в континент, покрытый льдом мощностью до 4 км? Почему произошло такое изменение климата? Переместилась ли она к полюсу или произошло общее оледенение, сохранившееся в Антарктиде до наших дней? Ответы на эти вопросы таятся в истории развития материка Антарктида. Им авторы посвятили раздел, который называется «Рождение Антарктиды». В середине 50-х годов, когда начиналась подготовка ко второму Международному геофизическому году (МГГ) и активному исследованию Южной полярной области, было получено новое подтверждение идей о том, что континенты не занимают стабильные места, а перемещаются, и что было время, когда Антарктида составляла вместе с Африкой, Южной Америкой, Индией и Австралией единый праконтинент Гондвану. 300–350 млн. лет назад в каменноугольный период этот праматерик располагался так, что Антарктида лежала в умеренном, а частично в тропическом поясах. Кроме того, и климат Земли был много теплее. В последующем Гондвана раскололась на современные материки, которые разошлись так, что Антарктида переместилась к полюсу. Происходило охлаждение климата, случались оледенения. Из последнего оледенения Антарктида так и не вышла.

Авторы сочли необходимым рассказать о геологическом прошлом и эволюции Антарктиды, об истории ее открытия и исследований. В хронологической таблице приведены основные экспедиции с XV века до начала активных работ в наше время. Из книги читатель получит представление об условиях жизни в Антарктиде, опасностях, подстерегающих исследователя на каждом шагу, и взаимопомощи.

Антарктида – континент без границ. Континент дружбы. Работу и взаимоотношения исследователей регламентирует Договор об Антарктике, по которому все полученные результаты подлежат взаимному обмену, доступны ученым всех стран, ведущих там работы, а окружающая среда и животный мир тщательно охраняются и не допускается ядерное засорение среды. Задачей авторов было предоставить читателю возможно больше разнообразной информации об Антарктике, дать почувствовать своеобразие работы там. Заканчивается книга краткой характеристикой Южного океана и двумя эпизодами пленения кораблей льдами Антарктики, случившимися в середине 50-х годов и через 30 лет. Антарктида была и остается труднодоступным континентом.

ОТПЛЫТИЕ

И ты свершишь плавучие заезды

в те новые и древние места,

Где в небесах другие блещут звезды,

Где свет лиет созвездие Креста…

К отплытию И.А.Гончарова

на фрегате «Паллада»

В. Г. Бенедиктов

Пробежали последние фонари перрона. Весело постукивая на стрелках, поезд набирал скорость. Промелькнули дома, пересечения дорог, очередь машин у шлагбаума… и вот вагон начал ровно перебирать стыки рельсов.

За окном – темнеющие в сумерках поля, леса, уже лишенные листвы, серое осеннее подмосковное небо.

Вспомнился Блок: «Тоска дорожная, железная, свистела, сердце надрывая».

Странное это чувство: и радостно, что впереди так много интересного, неведомого, и грустно. Кто раз покорился Музе дальних странствий – остается верен ей навсегда…

И вот мы на корабле. «Обь» стоит у Калининградского причала. Идет погрузка. Разборные щитовые дома для зимовщиков Мирного, вездеходы, части самолета ЛИ-2, бесчисленные бочки горючего и для полярной электростанции, и для самолетов, какие-то тюки – все это поглощают емкие трюмы «Оби». На высокой площадке, на юте, раскрепляют вертолет. Научные отряды оборудуют свои лаборатории, крепят и монтируют аппаратуру, раскладывают по полкам приборы, журналы, книги. Погрузкой руководит высокий, светловолосый, расторопный, корректный старший помощник капитана Николай Михайлович Свиридов.

Постоянно слышен зычный голос боцмана В. Сапронова. Порой появляется Иван Александрович Ман – наш капитан. Большой, спокойный, уверенный, немного медлительный – он вносит порядок одним своим видом. Изредка приходит начальник морской части экспедиции профессор Игорь Владиславович Максимов – очень интеллигентный, нервный, немного неуверенный в себе. Он большую часть времени работает в своей огромной командирской каюте на полубаке. Снует, пытается чем-то помочь и приносит всякие новости ученый секретарь Соломон Борисович Слевич. Он преподаватель политэкономии из мореходного училища им. С. О. Макарова в Ленинграде. Уже много позже мы стали хорошими друзьями.

За погрузкой для зимовки досматривает Алексей Федорович Трешников – начальник новой зимовки в Антарктиде, сменяющий Михаила Михайловича Сомова. Он, как и Ман, большой и спокойный.

Под лабораторию нам отвели помещение в пятом твиндеке – примерно посередине между средней частью корабля и кормой. Попытки получить помещение ближе к центру тяжести корабля, где располагается гиро-компасная, успехом не увенчались. Это был второй рейс. Предыдущий отряд смирился с этой лабораторией. Отвоевать что-либо новое теперь просто невозможно. Вход в лабораторию рядом с трапом на палубу. Дальше к корме за лабораторий размещается кубрик младшего научного состава. Там поселили почти весь наш отряд: В. А. Гладуна, И. А. Епишина, П. А. Строева, А. М. Дунаева.

Все эти помещения по первоначальному назначению, пока «Обь» не стала научным судном, были грузовыми трюмами без иллюминаторов и с плохой вентиляцией. Меня[1]1
  Н. П. Грушинского.


[Закрыть] поместили с третьим механиком Вадимом Козловым в каюте на главной палубе по левому борту.

Монтаж основной аппаратуры: двух маятниковых приборов и кварцевых часов с пультом управления – закончился быстро, и когда прекратились гомон, толчки и вибрации, мы начали опорные гравиметрические наблюдения. От них в значительной мере зависел успех дальнейших работ. Впрочем, основные опорные наблюдения были сделаны еще в Москве, на нашем исходном пункте в гравиметрическом подвале обсерватории на Красной Пресне.

На 15 ч 6-го ноября назначен прощальный митинг. Проводы были торжественными. Шутка ли! Экспедиция отправляется в Антарктиду. Правда, это вторая экспедиция, первая работала в прошлом году. У той были преимущества первооткрывателей, а эта – более фундаментальная. Она открывала Международный геофизический год (1957–1958 гг.) и должна была построить главную советскую полярную станцию – Мирный, а также начать выполнение основной научной программы МГГ.

Итак, в 15 ч начался митинг. Весь пирс и площадь перед ним заполнены народом. Здесь были рабочие порта, своими руками снаряжавшие корабль, представители трудящихся города.

На трибуне – руководство города и экспедиции. Прочувственные слова говорят И. А. Ман, А. Ф. Трешников, И. В. Максимов. Они пожелали экспедиции счастливого плавания, семи футов под килем, научных достижений во славу советской науки. Народ разошелся.

Ритуал соблюден. Но корабль – не готов. Настала ночь. Мы еще у пирса.

Утро 7 ноября. Мы сидим в кают-компании, завтракаем и в иллюминаторы видим Калининград.

Так или иначе, в день Октябрьской революции, 7 ноября 1956 г. в 16 ч. наш корабль отдал швартовы и медленно отвалил от причала. Плавание началось.

Вечереет. Идем малым ходом к выходу из залива. Медленно плывут назад дома города, причалы, доки, портальные краны. Стоящие у причалов и встречные суда приветствуют нас протяжными гудками – желают счастливого плавания. Мы отвечаем. Над заливом стоит почти непрерывный вой корабельных гудков. Мощный форштевень корабля не спеша режет свинцовую воду и отваливает ее с ритмичными всплесками белыми пенистыми слоями, совсем как плуг своим лемехом отваливает от борозды пласты земли. Как-то сразу стали осмысленны выражения «Пахари моря», «Бороздить моря».

Гудки все реже, залив шире, на берегах зажигаются огни. «Средний вперед!» Выходим из залива. Крепчает ветер. Ритм отвалов водяных пластов сбивается волной. Непередаваемое чувство радостной свободы перекрыло грусть разлуки.

Тем временем в сумерках исчезли берега и вскоре пропали огни. Мы остались наедине с морем.

Позвали к ужину. Ужин вдвойне торжественный. 7 ноября весь день работали, но вечером был праздник. И выход в рейс – тоже праздник. Вечер перешел в ночь.

Вышел на палубу, темень непроглядная. Палуба уходит из-под ног. Крепко держусь за поручни. Нос корабля то поднимается на волну, то куда-то проваливается. Штормовой ветер срывает, подхватывает пенные брызги, окатывает ими палубу. Неприветливо встречает нас ноябрьская Балтика.

К утру шторм утих. Волнение улеглось, и только редкие брызги срываются с гребешков зеленых волн. Корабль полным ходом режет бутылочно-зеленые воды Балтики.

В Кильском канале на малом ходу мы начали юстировку приборов и первые рабочие наблюдения.

До Антарктиды плыть не менее месяца. Пока мы в пути – подумаем о том, что такое Антарктида, как она сформировалась в процессе эволюции Земли, как ее открыли и что она представляет собой сейчас.

РОЖДЕНИЕ
АНТАРКТИДЫ

Научная гипотеза всегда

выходит за пределы фактов,

послуживших основой для ее

построения.

В. И. Вернадский

История эволюции Земли

Антарктида родилась в общем процессе эволюции и развития Земли, образования и обособления континентов и океанов. История Земли, в которую люди могут заглянуть, насчитывает около 570 млн. лет, т. е. составляет приблизительно восьмую часть ее возраста. Это тот период, когда на Земле уже существовали та или иная форма жизни, те или иные живые организмы, останки которых или слагают целые слои Земли, или попадаются в них и позволяют своим присутствием установить их возраст. Геологи знают и более древние, архейские породы, возраст которых достигает 4,5 млрд. лет, но это так называемые «глухие» слои, не содержащие летописи эволюции Земли.

Горные породы, слагающие земную кору, делятся на магматические, образовавшиеся в результате охлаждения и затвердевания жидкой магмы либо на поверхности Земли, либо в земных недрах, осадочные, накопившиеся в результате химического или механического выпадения осадка из воды или воздуха, жизнедеятельности животных и растительных организмов или переотложения продуктов разрушения других горных пород, и метаморфические, образовавшиеся в процессе существенного изменения осадочных и магматических пород под действием высоких давления и температуры. К первым относятся, например, граниты и базальты, ко вторым – известняки, пески и глины, к третьим – мраморы, сланцы и гнейсы.

В процессе жизни Земли ее поверхность – земная кора – испытывает различные движения: опускания, поднятия, горизонтальные сдвиги. При этом слои, ранее залегавшие горизонтально, часто сминаются в складки. Возникает то сложное строение верхних слоев Земли, которое и наблюдают геологи. Часто горные породы образуют ряд последовательных складок, как бы волн. Вогнутые складки получили название синклиналей, выпуклые – антиклиналей.

Сравнительно узкие и протяженные области Земли, в которых происходили длительное интенсивное прогибание и накопление мощных (до 20 км) толщ осадочных пород, образование складок и разрывов, активная вулканическая деятельность, а позже общее воздымание и горообразование, получили название геосинклиналей, или складчатых геосинклинальных поясов.

Складчатые пояса разделяют обширные (несколько млн. км) области земной коры, отличающиеся более спокойным режимом тектонических движений, называемые кратонами или платформами. В их строении большей частью четко различаются два структурных этажа: фундамент, образованный комплексами пород докембрия или палеозоя, сильно метаморфизованных, смятых в складки и прорванных магматическими породами, и платформенный, или осадочный, чехол, сложенный преимущественно осадочными породами сравнительно небольшой (в среднем 3–4 км) мощности, слабо смятыми в пологие складки.

В пределах платформ выделяются щиты – участки, на которых фундамент платформы обнажается на земной поверхности, и плиты – участки, на которых фундамент закрыт осадочным чехлом.

Кратоны занимают большую часть континентов и дна океанов. В пределах первых они образуют два ряда: северный – включает в себя Северо-Американский, Восточно-Европейский, Сибирский и (условно) Китайско-Корейский кратоны, южный – Южно-Американский, Африкано-Аравийский, Индостанский, Австралийский и Антарктический.

К складчатым геосинклинальным поясам относятся, например, Альпы, Крым, Кавказ, Копетдаг, Памир, Гималаи в Евразии, Анды и Кордильеры в Южной и Северной Америке, Риф и Телль-Атлас в Африке и многие другие горные системы.

Казалось бы, осадочные слои земной коры должны залегать горизонтально и в хронологической последовательности. Однако тектонические движения различных направленности и интенсивности, особенно сильные в геосинклинальных поясах, часто сминают эти горизонтальные слои, нарушают их расположение, порой ставят их вертикально и даже могут запрокинуть так, что более древние породы будут лежать в разрезе выше более молодых (явление шарьяжа).

Возраст пластов определяется по содержащимся в них окаменелым остовам живых организмов. Есть целая наука – палеонтология, изучающая, когда, какие организмы и как долго жили. Этой наукой установлена приблизительная шкала времени различных циклов развития Земли и их последовательности. Нам она понадобится, когда мы будем говорить об образовании и эволюции Антарктиды.

Вся история земной коры делится на зоны, эры, периоды (табл. 1) и эпохи.

Фанерозойский эон, отличающийся от предыдущих бурным развитием жизни, делится на три эры: кайнозойскую – новая эра, насчитывающая приблизительно 65 млн. лет, мезозойскую – средняя эра длительностью 165 млн. лет и палеозойскую – самая древняя эра – 340 млн. лет. Слои земной коры, относящиеся к этим эрам, несут в себе самые значительные следы былой жизни. Хотя примитивные формы жизни, по-видимому, начали образовываться уже около 3 млрд. лет назад, древние пласты этого возраста имеют весьма глухие следы жизни или вовсе не имеют их. Они называются докембрийскими, т. е. лежат ниже самого древнего периода фанерозоя – кембрийского. Названия периодов даны либо по содержащимся в них породам (меловой, каменноугольный), либо по характерным местам, где были впервые описаны их разрезы и определена датировка (пермский, девонский, кембрийский, ордовикский).

О механизме эволюции земной коры

Одной из первых научно обоснованных теорий эволюции земной коры была теория катастроф Кювье. Схематично она заключается в том, что в результате какой-либо общеземной или космической катастрофы вымирает существующий вид жизни. Новые формы жизни образуют следующие слои. Катастрофы же вызывают и изменения форм рельефа. Будучи внутренне противоречивой, эта гипотеза не могла просуществовать долго, хотя и объясняла многие явления. На смену ей пришла эволюционная концепция, которой мы придерживаемся и теперь, однако пути эволюции могут быть различными. Одной из эволюционных гипотез была контракционная гипотеза. Эта гипотеза, казалось, неплохо объясняла процесс горообразования, но не могла объяснить разновременность этого процесса и асимметричное расположение материков северного и южного полушарий. Гипотеза состояла в том, что по мере остывания Земли образовывалась твердая внешняя оболочка – земная кора, которая по мере дальнейшего сжатия внутреннего расплавленного вещества растрескивалась и сминалась, как печеное яблоко при остывании. Так в одних местах появились горные области, в других – образовались впадины. Опустившиеся области заполнялись водой и образовывали впоследствии океаны. При таком механизме по мере сжимания Земли горообразовательный процесс должен был идти более или менее равномерно по всей Земле, тогда как мы встречаем и совсем молодые складчатые области, где процесс не завершен и сейчас (Альпы), и совсем древние, даже разрушенные временем (например, Урал и Тиман).

В рамках этой гипотезы невозможно согласовать скорость охлаждения со сжатием. Исходя из коэффициента объемного сжатия, можно подсчитать, что для образования только одной горной цепи длиной несколько тысяч метров Земля должна охладиться на 1000 °C. Тысяча горных цепей или одна горная страна типа Гималаев потребуют охлаждения Земли на 1 млн. градусов. Такой температуры нет и в ядре Земли. Сейчас считают, что температура ядра около 4000–5000 °C.

Позже возникла идея расширяющейся Земли. Причиной могли быть радиоактивный разогрев, общее тепловое расширение вещества Земли и даже уменьшение гравитационной постоянной. Идеей механизма такого расширения, заимствованной из физики и искусственно приспособленной к геологии, была гипотеза П. Дирака об изменениях гравитационной константы.

Любой механизм контракционной гипотезы не может объяснить существенную разновременность процессов горообразования.

Расширение Земли должно вызывать растрескивание коры и образование океанических впадин. Неоднородные конвективные течения магмы, вызванные внутренним разогревом, могли явиться причиной вертикальных движений, подъемов и опусканий целых областей, в результате которых образовались горы. Но и в случае сжимания Земли, и в случае ее расширения должна сохраняться некоторая симметрия континентов и океанов северного и южного полушарий. Основываясь на этом соображении, задолго до открытия Антарктиды люди считали, что должны существовать один или даже несколько южных материков.

Более обоснованной явилась пришедшая на смену концепция холодного происхождения Земли. Разогрев происходит, с одной стороны, от сжатия, с другой – от радиоактивных процессов. Этот механизм может объяснить неравномерность во времени разогрева различных областей. Этот же разогрев может вызывать явления вулканизма и конвективные движения в мантии (так называется оболочка Земли, лежащая под корой и доходящая до глубин 2900 км), которые, в свою очередь, могут вызвать вертикальные движения земной коры. Эти движения и приводят к тому, что современные горные страны, высоко воздымающиеся над уровнем океана, сложены из пород, образовавшихся под водой, т. е. горы эти когда-то были дном моря – областью накопления морских осадков.

Гипотеза континентального дрейфа
Пангея, Гондвана и Лавразия

Если внимательно посмотреть на карту мира, можно заметить сходство контуров западного побережья Африки и восточного Южной Америки. Сдвинув эти континенты, мы получим почти без разрывов единый континент. Это наводит на мысль, что когда-то Африка и Америка составляли единый материк. Изучение окаменелостей древней флоры и фауны, например каменноугольного периода, показывает их идентичность на обоих континентах. По-видимому, прежде они действительно не разделялись. Согласно концепции вертикальных движений область Атлантики, когда-то соединявшая оба континента, опустилась, образовав Атлантический океан. Это породило фантастические легенды об Атлантиде. Почему при погружении должно было возникнуть подобие береговых линий?

В 1912 г. немецкий ученый – геофизик А. Вегенер сформулировал четкую новую гипотезу эволюции Земли. Он считал, что основные движения, формирующие лик Земли, – горизонтальные. Добавив к поступательным горизонтальным перемещениям вращательные,

А. Вегенер нашел сходство очертаний береговых линий и других континентов. Он не ограничился только внешним изучением. Исследовав окаменелости флоры и фауны, а также палеоклимат – периоды оледенения, он окончательно сформулировал свою гипотезу.

В древние времена, примерно 300 млн. лет назад, существовал на Земле единый континент – Пангея и единый океан – Панталасса. С течением времени этот материк начал раскалываться и расползаться. Сначала образовались два новых праконтинента: Гондвана, включающая в себя Африку, Южную Америку, Индию, Австралию и Антарктиду, и Лавразия, состоявшая из Евразии и Северной Америки. В дальнейшем и эти два праматерика раскололись, расползлись и заняли современное положение.

Гипотеза Вегенера получила название концепции дрейфа континентов.

Идея существования праматерика зародилась в умах ученых задолго до появления гипотезы Вегенера: на нее наводили следы одинаковых климата, растительности и ископаемых животных. И название Гондвана возникло давно – его дал Зюсс еще в прошлом веке по названию древнего индийского племени Гондов.

Гипотеза нашла многих сторонников, однако базировалась она на шатком основании – не был предложен возможный механизм движения. Концепция вертикальных движений, вызываемых неравномерным разогревом и охлаждением недр и конвекционной миграцией (течениями) пластической магмы, объясняла значительно больше явлений, и очень быстро (уже к тридцатым годам) концепция континентов умерла, точнее, о ней начали забывать. Оставались некоторые энтузиасты, например профессор С. Кэрри из Тасманского университета, который много сил отдал изучению палеомагнетизма и древних оледенений. Профессор Э. Буллард из Великобритании сделал реконструкцию Гондваны по сечениям изобат на разных уровнях и получил наилучшее совмещение по изобате 1000 м (рис. 1).

Рис. 1. Реконструкция Гондваны (по Л. П. Зонненшайну и А. М. Городницкому

I – контур современных материков; 2 – контур Гондваны

Второй Международный геофизический год вызвал к жизни обширную программу постоянных, продолжающихся до сих пор геолого-геофизических исследований. Изучались магнитное и гравитационное поля Земли, особенно океанов, началось и систематически проводится глубоководное бурение, исследуются морфология и геологическое строение дна океанов, сейсмические явления и вулканизм, строение глубоководных впадин и желобов, островных дуг и вулканов, распределение теплового потока. Систематически всеми геолого-геофизическими методами начали изучать Антарктиду. Накопилось много данных, которые на новой основе возродили концепцию дрейфа континентов.