Невечная мерзлота

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Ученые Кембриджского университета нашли в Гренландии ДНК возрастом 2 миллиона лет. А в ней обнаружили следы ДНК млекопитающих, родственных северным оленям и карибу, леммингов, гусей, зайцев и других животных. Так что два миллиона лет назад северная часть Гренландии, где была найдена ДНК, отличалась вполне себе умеренным климатом. (Nature)

Это — самая древняя известная ДНК. Предыдущим рекордсменом была ДНК шерстистого мамонта из сибирской тундры возрастом в миллион лет.

Как же эти органические молекулы могли сохраниться в природе на протяжении миллионов лет? Смогли благодаря природному холодильнику — вечной мерзлоте. Именно в ней нашли ДНК миллионнолетней давности.

Наверняка многие из вас видели вечную мерзлоту. Те, кто не видел, представьте, что вы вышли в свой огород, вогнали в землю лопату на штык, копнули — а там под дерном лед, который тянется в глубину на сотни метров. Так вот — 65% территории России, то есть две трети, выглядят именно так. Весь север нашей страны, почти вся восточная территория за Уралом, Дальний Восток…

Конечно, вечная мерзлота есть не только в России. Но и в Канаде, и в Америке, и в Китае. Это глобальное природное явление, мерзлота занимает не менее четверти площади всей суши Земли, ее нет только в Австралии и Африке. Но в России ее больше всего.

Вечную мерзлоту обнаружили русские первопроходцы в Сибири в XVII веке. В России же впервые, почти 200 лет назад, измерили температуру мерзлоты до глубины 116 м. Она составила от –2° до –10°С. У поверхности — не выше 1,5–3°С.

Наконец, и сам термин «вечная мерзлота» тоже русского происхождения. Его ввел в научное употребление в 1927 году основатель школы советских мерзлотоведов Михаил Иванович Сумгин, советский ученый-геокриолог, один из организаторов Института мерзлотоведения имени В.А. Обручева АН.

Вечная мерзлота для биологов — просто подарок. Это же природный холодильник, в котором хорошо сохраняется ценнейший биологический материал разных эпох. Здесь законсервированы не только древнейшие одноклеточные существа — бактерии и амебы. Здесь законсервированы споры мхов и семена высших растений, которые, кстати, оживают и прорастают после извлечения из льда.

В мерзлоте хранятся и многоклеточные существа. Многие из них так переживают трудные времен. В 2018 году российские ученые извлекли из сибирской мерзлоты двух замороженных нематод (круглых червей) с рекордным возрастом 30 000–40 000 лет. Их разморозили, и черви ожили!

Ну и, конечно, мамонты. Больше всего их останков нашли именно у нас в Сибири, потому что большая часть ее территории покрыта вечной мерзлотой. Первого мамонта нашел охотник Шумаков в дельте реки Лены еще в 1799 году. Так в руках ученых оказался первый полный скелет шерстистого мамонта возрастом 36 тысяч лет. Сегодня он находится в Санкт-Петербурге, в экспозиции Зоологического музея Зоологического института РАН.

Вечная мерзлота законсервировала не только древнюю жизнь. Она еще стала резервуаром для хранения природного газа. В вечной мерзлоте, в ледяных клетках из молекул воды, заключены молекулы метана, природного газа. Залежи этих газовых гидратов, которые предсказали российские ученые, впервые открыли в нашей стране в 60-х годах прошлого века.

Газогидраты залегают под дном Мирового океана и в вечной мерзлоте на суше. В полярных широтах России эти залежи просто несметны, их невозможно подсчитать. Газогидраты могут стать фактором в мировой энергетике лет через 30–40 лет, хотя возможен и прорывной сценарий. Так что вечная мерзлота с ее замороженными запасами России на руку.

Однако представления о том, что мерзлота вечная, уже не соответствуют действительности. В течение десяти лет специалисты из 26 стран замеряли температуру мерзлоты в Арктике, Антарктике и горных районах на глубине более 10 м. И выяснили, что за десять лет в половине из 123-х скважин потеплело, а в пяти из них температура поднялась выше 0°C, то есть мерзлота начала таять.

За нашей российской мерзлотой тоже наблюдают. Ученые географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова уже более 40 лет следят за температурой в экспериментальных скважинах, которые сами же и пробурили. Они и увидели, что температура мерзлоты за 35 лет поднялась на глубине в среднем на шесть градусов. Это очень много!

Потепление климата конечно угрожает мерзлоте. National Geographic создал карты, которые демонстрируют, какие катастрофические последствия произошли бы на нашей планете, если бы весь лед на Земле, а это больше 20 миллионов кубических километров, растаял. Тогда уровень Мирового океана повысился бы на 65 метров.

Это поглотило бы города и страны, изменило бы общий вид континентов и линий побережья. Ученые говорят, что потребуется около 5 000 лет, чтобы температура повысилась достаточно и растопила весь лед. Однако начало положено. За последний век температура на Земле увеличилась примерно на полградуса, из-за чего уровень океана поднялся на 17 см.

Повышение уровня Мирового океана России не так страшно. А вот таяние вечной мерзлоты — да. Ведь именно в районах вечной мерзлоты сосредоточены запасы природных богатств — газа, нефти, минерального сырья, — которые мы там добываем. А значит — строим промышленные предприятия, дороги, города на сваях. И если мерзлота начнет массово таять, то поплывет и все это.

Собственно, уже началось. 29 мая 2020 года на Норникеле случилась первая крупная техногенная катастрофа, связанная с таянием вечной мерзлоты в регионе Норильска. Помните? Тогда разлилось 20 тысяч тонн дизтоплива из хранилища. Оно было повреждено, потому что из-за оттаивания вечной мерзлоты начал двигаться грунт.

Надо отдать должное «Норникелю» — он организовал Большую Норильскую экспедицию летом 2020 года, в которой приняли участие 14 институтов СО РАН. Ученые исследовали не только причины катастрофы, но также приступили к основательному исследованию арктической территории, которая неизбежно меняется из-за глобального потепления.

Арктика — одно из главных достояний России. Это неприветливые и суровые, но невероятно красивые и богатые ресурсами территории.Осваивать их нужно очень бережно и очень грамотно, опираясь на рекомендации ученых, которые наблюдают за вечной мерзлотой.

А можем ли мы помочь вечной мерзлоте? Поучаствовать в ее спасении? Конечно. Нельзя снимать дерн и обнажать лед, нельзя жечь костры, надо тщательно изолировать оборудование, которое выделяет тепло во время работы. В общем, что делать понятно — не добавлять лишнего тепла.

Тут, кстати, можно позаимствовать успешный опыт Китая и США. Высокогорную Тибетскую железную дорогу в Китае построили с простыми вентилируемыми подсыпками, чтобы не нагревался грунт под дорогой. А в США в 60-х годах построили трансаляскинский нефтепровод на термосифонах. За все время работы на нем не было ни одной аварии, хотя на Аляске мерзлота тает очень сильно.

Конечно, все может измениться в любой момент. Климатические процессы не линейны, и мы еще очень мало знаем, чтобы делать надежные предсказания. Вот, например, есть версия, что в 2030 году начнется глобальное похолодание. Этот прогноз основан на исследовании пятен на Солнце. Как будто бы их количество должно сильно уменьшиться.

Но это — гипотезы. А есть факты, от которых мы не можем отмахнуться. Мерзлота тает, и это несет для нас большие риски. Поэтому нынешнее строительство на Севере должно исходить из нового тезиса, что мерзлота не вечная. И конечно, государство должно щедро и устойчиво финансировать исследования, связанные с мониторингом и изучением вечной мерзлоты.

В общем — «Береги вечную мерзлоту!» Такие плакаты, кстати, встречались в Норильске в конце 60-х годов. Знали покорители тундры, с какой тонкой субстанцией имели дело.