Арктика. Полюс тепла

Арктическим регионом называют территорию ледяного покрова вокруг Северного полюса Земли, включающую Северный Ледовитый океан и прилегающие моря, захватывающую тундровую зону Евразии и Северной Америки. Арктическая зона России занимает площадь более 3 миллионов км² — это 18% всей сухопутной территории нашей страны. Живет же на этой не самой приветливой земле менее 2,5 миллионов россиян. Однако в медийном поле российская Арктика возникает в последнее время все чаще. Чем же она привлекает внимание ученых, военных и политиков? Какие задачи стоят перед современными покорителями Крайнего Севера и какое наследство в этом регионе оставил потомкам Советский Союз?

 

Это не мох. Это северное сияние

Греческое слово ἄρκτος (arktos) означает «медведь». Поэтому слово «Арктика», которое происходит от греческого ἀρκτικός, можно буквально перевести как «земли возле Большой Медведицы». У европейских народов Арктика долгое время считалась «мертвой землей», непроходимой ни водным, ни наземным путем. Только в XI веке русские мореплаватели вышли в моря Северного Ледовитого океана, положив начало эпохе географических открытий за пределами материкового Крайнего Севера. 

В последующие два века были открыты острова Вайгач и Новая Земля, а в конце XV века — архипелаг Шпицберген и остров Медвежий. Первая карта бассейна Ледовитого океана появилась в первой половине XVI века, тогда же был освоен западный участок Северного морского пути — от Северной Двины до устья Оби. Восточный участок — от устья Лены до устья Колымы — был освоен русскими первопроходцами в 1630–40 гг. Семён Дежнёв прошел морем от устья Колымы до самой восточной точки материка и в 1648 году открыл пролив между Азией и Америкой. В ходе Великой северной экспедиции 1733–1743 гг. русскими моряками было исследовано, описано и нанесено на карты все сибирское побережье Северного Ледовитого океана до мыса Большой Баранов.

Сегодня Арктика ассоциируется прежде всего с коренными народами Севера и широким спектром добывающей промышленности. Средняя плотность населения в российской Арктике, где живут представители 127 национальностей, — 0,63 человека на квадратный километр. Для сравнения плотность населения Москвы почти в 8 тысяч раз больше. К тому же почти половина всего населения (более миллиона человек) сконцентрирована в четырех крупных городах: Архангельске, Мурманске, Северодвинске и Норильске. С этим связана и одна из главных проблем удаленных северных поселений: малая концентрация людей приводит к трудностям в обеспечении их основными благами современности. Прежде всего это касается энергообеспечения. Для решения этой проблемы на Физтехе в 2017 году был создан Научно-технический центр автономной энергетики, возглавляемый Юрием Васильевым. Задачей центра стало обеспечение энергией изолированных населенных пунктов, в том числе находящихся в Арктической зоне России.

 

From the Arctic with warmth

Практически вся инфраструктура, которая в советское время была построена на вечной мерзлоте в континентальных районах, примыкающих к арктическим морям, сегодня разрушена. И связано это с тем, что мерзлота стремительно уходит. Крупные северные города нашей страны построены на мерзлоте, например, Норильск и Салехард. Где-то уже сегодня используются холодильные установки, не позволяющие мерзлоте таять, поскольку фундаменты зданий стоят на сваях, уходящих вглубь мерзлоты. Уйдет мерзлота — разрушатся здания.

Тают и арктические льды между Гренландией, российским и канадским побережьем Северного Ледовитого океана. В лаборатории геофизической гидродинамики Принстонского университета более десяти лет назад была создана климатическая модель, которая позволяет получить прогноз изменений площади многолетнего арктического льда на основе данных наблюдений с конца XIX века. Согласно этой модели, к концу текущего столетия арктический лед практически полностью исчезнет. Однако данные наблюдений последнего десятилетия оказываются более пессимистичными, нежели предсказывает эта модель. Только за последние 30 лет площадь многолетнего льда сократилась более чем в два раза.

Изменение объема арктического льда на протяжении XIX–XXI веков, согласно модели Национального управления океанических и атмосферных исследований США

Поэтому спорить с тем, что климат в арктическом регионе стремительно меняется, попросту невозможно (подробнее читайте в материале на стр. 50 — прим. ред.). На сегодняшний день это наблюдаемый факт. Такие значительные перемены являются большим вызовом для нашей страны, этим и объясняется большое внимание к арктическому региону в последнее время. Ведь речь идет не только об уже существующей инфраструктуре, которую необходимо поддерживать в меняющихся условиях, но и о строительстве новой. 

Перемена климата в Арктике может значительно увеличить грузопоток по Северному морскому пути, а значит, на территории России нужно строить новые порты, станции метеонаблюдений, поселки или даже города. Увеличение экономического и военного присутствия в регионе становится одной из важных задач, стоящих перед страной в ближайшие годы.

 

Взгляд вверх

Орбиты около 20 тысяч объектов в околоземном пространстве отслеживаются постоянно. Для каждого из них необходимо предсказывать траекторию движения, иначе столкновения неизбежны. Однако в ближайшем будущем все чаще будут создаваться многоспутниковые системы, насчитывающие сотни и тысячи аппаратов в связке. Так, уже запущены первые спутники проекта OneWeb, в ходе которого на орбите появится более 600 серийных аппаратов.

Такое обилие спутников, срок жизни которых зачастую не превышает нескольких лет, требует создания четких правил и постоянного мониторинга. Современные средства оптического контроля позволяют распознавать на геостационарной орбите (38 тысяч км) объекты размером с футбольный мяч. Но большинство таких устройств установлены на обсерваториях в высокогорных районах в средних и экваториальных широтах. Арктика же никогда не рассматривалась как площадка для астрономических наблюдений. И есть вероятность, что зря.

Установка сети телескопов за Полярным кругом позволит наблюдать объекты, находящиеся на орбитах, сильно наклоненных относительно экватора. Большинство спутников дистанционного зондирования (спутников разведки) находятся именно на таких орбитах, и они не могут наблюдаться из низких широт. Такие точки наблюдения, по мнению руководителя лаборатории беспилотных летательных аппаратов МФТИ Александра Родина, позволили бы решать и коммерческие задачи, и задачи безопасности. Однако для этого нужно преодолеть многочисленные проблемы, связанные с наблюдениями в арктических условиях: сильный ветер, несущий ледяную крошку, засветки от полярного сияния, повышающаяся, но все равно низкая температура.

К тому же, чтобы уточнить существующие климатические модели для земной атмосферы, необходимо подробно изучить ситуацию в полярных областях. На сегодняшний день известно, что Арктика теплеет намного быстрее, чем Земля в целом, и даже быстрее, чем Антарктида, но климатологам необходимы точные данные о динамике концентрации парниковых газов в этом регионе. Все еще не существует спутника, который измерял бы концентрацию углекислого газа в атмосфере в высоких широтах. Поэтому данные, которые могут быть получены наземным оборудованием в Заполярье, будут очень важны для прогноза дальнейшего изменения климата Земли.

Говоря про российскую Арктику невозможно не вспомнить про наследство, доставшееся нам от прошлых поколений. «Радиоактивные отходы захоранивали в Арктике с середины 1950-х годов. И только в 1992 году эти захоронения прекратились. Начиная с инструментов, которые использовались при обслуживании гражданского и военного атомного флота, и кончая аварийными реакторами с ледокола “Ленин”, все это до сих пор находится в могильниках. А в одном из заливов Новой Земли на глубине 32 метров лежит подводная лодка, которую затопили после того, как реактор вышел на аварийный режим»,  — напоминает Михаил Флинт.

Сейчас нет понимания, какими механизмами и за какой срок может быть разнесено радиоактивное загрязнение, если целостность могильников будет нарушена и оно поступит в водную толщу. Морская вода — это агрессивная среда. В ней происходит разрушение бетона и металла, которые входят в состав защитных оболочек. Все это — потенциальные источники совершенно колоссального радиоактивного загрязнения, которые сейчас находятся в купированном виде. Впрочем, помимо радиоактивных отходов, нам придется устранять и свалки, в которые превратились брошенные десятилетия назад объекты военной и хозяйственной деятельности. И стоит поторопиться: остатки нефтепродуктов из проржавевших бочек, оставленных на побережье, время от времени попадают в открытое море. Частично работы по ликвидации таких свалок уже проводились, например, на островах архипелага Земля Франца-Иосифа.

Загрязнения попадают в Арктику также с огромным объемом континентального стока. В Арктику дренируется более 60% площади нашей страны. Енисей, например, проходит от монгольской границы до Карского моря. Сложно представить, что он собирает на всей своей протяженности, начиная от бытовых и сельскохозяйственных стоков и кончая отходами, которые продуцируют производства, связанные с радиоактивностью. Михаил Флинт подтверждает, что в области енисейского залива сформировались очаги повышенного радиоактивного содержания в донных осадках.

Еще один источник — это радиоактивность, которая аккумулирована в ледниках Новой Земли в результате проходивших там испытаний ядерного оружия. Ледники нарастают и движутся, скатываясь в море. Участки, несущие в себе потенциальную опасность, подходят близко к тем местам, в которых ледники соприкасаются с морем, — где они тают и отдают радиоактивность морским экосистемам. 

Радиационное загрязнение Арктики, к счастью, пока отсутствует. Согласно имеющимся у ученых данным, небольшие превышения уровня радиоактивности наблюдаются только в нескольких квадратных метрах вокруг могильников. Но ситуация может измениться быстро, поскольку нет точных данных, как происходят процессы разрушения этих оболочек внутри. Сегодня существуют достаточно безопасные технологии для переработки радиоактивных отходов. Некоторую надежду на изменение сложившейся ситуации дает заявленный пункт госпрограммы «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации» о принятии решения по дальнейшему обращению с наиболее опасными затопленными ядерно и радиационно опасными объектами и радиационными отходами в 2021–2025 годах.