Вечномерзлое «наше всё» — чем опасна и полезна мерзлота рассказали учёные

Мы живём на вечной мерзлоте. И нас многое связывает с ней. Мы побывали в Институте мерзлотоведения СО РАН, где узнали много интересного. Почему мерзлотоведы не рекомендовали строить 202-й и 203-й микрорайоны. Как прорастить семена, которым уже больше 30 тысяч лет. Как в 2010 году на остров Самойловский в дельте реки Лена приезжал Владимир Путин. Об этом и многом другом читайте в материале «Якутии».  

Провалов будет ещё много

Нас встретила Розалия Иванова. Розалия Никифоровна, сотрудник лаборатории криогенных ландшафтов, также заведует музеем истории изучения вечной мерзлоты. Она и провела экскурсию по подземным лабораториям института.

Мерзлота покрывает 95% Якутии и 25% земной суши. Самая мощная толщина её зафиксирована близ города Удачный в верховьях реки Марха – там она составляет 1380 метров! В долине Туймаада, например, в пойме реки её толщина около 100 метров, чуть далее до 300 м, а на муранах и коренном берегу Лены достигает 400-450 м. Глубина шахты Шергина составляет 116,4 метра, а мерзлота под ней достигает составляет 211 метров.

Почему возникает вечная мерзлота? От атмосферного холода. Например, в Центральной Якутии среднегодовая температура воздуха – минус 7-8 градусов по Цельсию. И в этом холоде она прекрасно себя чувствует. Мерзлота начинает исчезать, где среднегодовая достигает ноль — минус 2 градуса. Например, в Ленском и Олёкминском районах мерзлота уже островная, кое-где можно рыть подвалы и дома без свай строить. Или на полюсе холода, где бьют тёплые ключи (так, кстати, и переводится Оймякон с эвенкийского), на речке Куйдусун туристы купаются в минус 50-60. И тут же рядом залегают мощные пласты мерзлоты. Так же в Исландии и на Камчатке, где рядом с действующими вулканами простирается мерзлота.

Откуда же появился устрашающий километровый Батагайский провал, спросите вы. Он возник давно, после пожаров. Сначала была впадина, которую не прикрывала растительность. Потом она превратилась в термоцирк. Таких провалов много на Оймяконском нагорье. Их станет ещё больше после пожаров 2021 и 2022 годов по всей Якутии. Тайга не закрывает ледовые линзы мерзлоты, они тают и грунт проваливается. Кстати, так появлялись и знаменитые якутские аласы. Мерзлота таяла, земля над ней проваливалась, возникали озёра, вырастала трава – вот вам и алас.

Первый мерзлотовед

Первый мерзлотовед в мире Михаил Сумгин. Фото автора.

Первым мерзлотоведом в мире был Михаил Сумгин. Сам он мордвин, разговаривал на языке эрзя. С детства был в людях, смотрел за детьми у богачей и самостоятельно выучил три языка. Учился в университете Санкт-Петербурга, откуда его выгнали с третьего курса за революционную деятельность. Профессура заступилась за блестящего студента, но Сумгина вскоре вообще сослали в Сибирь. Оттуда он поехал с Переселенческой комиссией в Амурскую область, где он и увидел, ощутил, что такое мерзлота. Советская власть его невзлюбила, потому что Михаил Иванович при Временном правительстве возглавлял Нижегородскую губернию.

В 1937 году Сумгин приехал с экспедицией мерзлотно-грунтовой бригады, которая рекомендовала: где и как строить здания, мосты, дороги, лесопильни, как добывать воду из скважин. В посёлке Незаметном (будущий город Алдан) бригада показала, как построить тепловую электростанцию. Сумгин распорядился построить в Якутске первую мерзлотную станцию и приезжал к её открытию в 1939 году. Такие же станции были открыты на Игарке, в Анадыре, Чите, Амурской области.

Первым директором станции, а потом и института мерзлотоведения стал Павел Мельников, который работал на этом посту до 1988 года. Он сам был приютский мальчик, поступивший в Горный институт в Ленинграде. Мы побывали в его кабинете, где на столе лежит его последнее письмо, в котором он пишет министру по управлению северных территорий в Канаде о совместном строительстве подземного железнодорожного туннеля под Беринговым проливом. За всё время института у него было всего четыре директора – Павел Мельников, Ростислав Каменский, Рудольф Чжан (якутянин из Сайсар) и ныне — член-корреспондент Российской академии наук Михаил Железняк.

Родники родины 

Некоторое время назад одна газета писала о родниках, забивших в ноябре в долине Туймаада. Например, под Чочур-Мураном. Но вынуждены разочаровать. Это были надмерзлотные воды в долине, которые вышли наружу из-под промерзающего водонасыщенного горизонта. Настоящие крупные родники (их восемь) обнаружены на правом берегу Лены. Один в устье речки Тамма. Его нашёл сотрудник института мерзлотоведения академик Виктор Шепелев. Назвал родник Ерюю (Радость) и пьёт воду из него сам, рекомендует другим. Между речками Тамма и Менда, напротив Покровска близ жемконских наслегов есть ещё шесть родников. Один из них впадает в Булуус и своей ледяной водой поддерживает температуру наледи. Вкуснющая там вода, но зубы ломит – об этом знают многие якутяне.

А питьевую воду добывают из артезианских источников, местонахождение которые также указали мерзлотоведы. В Хатассах есть скважина, в Магане. Одна действует на территории института. Но артезианская вода весьма минерализована, много в ней лития и фтора. Потому  она проходит три степени очистки, получается практически дистиллированная вода, затем её снова минерализуют полезными элементами.

Институт мерзлотоведения был организован в Москве, но потом свои функции передал Якутску, на место вечной мерзлоты. У института есть станции на Вилюйском водохранилище в посёлке Чернышевский, в Игарке, Магадане, Казахстане, где наблюдают высокогорную мерзлоту. На водохранилище тело плотины замораживается, есть сезонноохлаждающие устройства (СОУ), действие которых проверяли опытным путём на озере Круглое у института. Сейчас такие СОУ, в виде рогатин, стоят рядом со многими многоэтажными домами в Якутске, намораживают грунт у их фундаментов.

Цветок возрастом более 30 тысяч лет

Потом Розалия Никифоровна повела нас в подземелье, в святая святых института, прямо с его первого этажа. И всё время рассказывала о мерзлоте. Она есть даже в Африке. Пять островков, один — в снегах Килиманджаро. В Северном полушарии вечная мерзлота образовалась 3 миллиона лет назад, а на Южном, в Антарктиде — более 35 млн лет назад. Там же расположен и планетарный полюс холода, где была зафиксирована температура минус 89 градусов по Цельсию. Кстати, те самые минус 71,2 градуса в Верхоянье не зафиксировал, а высчитал Сергей Обручев, сын академика Владимира Обручева, написавшего «Землю Санникова» и «Плутонию».

В структуре института шесть лабораторий, четыре региональных подразделения, которые используют в своей работе экспериментальные мониторинговые стационары «Туймаада», «Нелегер», «Спасская падь», «Тикси», а также современные установки радиоуглеродного датирования, гидрогеохимическую, минерологическую, аналитическую лаборатории, мультифазийный анализатор углерода, лазерный анализатор изотопного состава воды и другие высокотехнологичные приборы и методы.

Гордостью института является подземная лаборатория, расположенная на глубине 4-15 метров. Уже ниже трёх метров образовывается лёд, и помещение бетонировано, иначе его бы давно завалило пучением почвы и морозобойными растрескиваниями. Здесь лежит копия (гипсовый слепок) мамонтёнка Димы, которого нашли на границе Якутии и Магаданского края. Диму привезли сперва в институт, потом увезли оригинал в Санкт-Петербург, где он хранится в криокамере Зоологического музея. На всеобщее обозрение оставили только сердце и пенис мумифицированного Димы (весил вживую 130 кг, мумия — 70 кг). Мамонтенка нашли в ископаемом льду, клиньях ледового комплекса, которых очень много по берегам Лены, Колымы, Индигирки, Яны. И каждый год при половодье они обнажаются, открывая кости и скелеты, бивни мамонтов, носорогов, бизонов. Есть ещё чучело Берёзовского мамонта, чьё мясо было такое свежее, что его скормили собакам.

На уровне четыре метра под землёй самым холодным месяцем является, на удивление, апрель, когда мороз достигает глубины. На уровне 12 метров 22 января 2024 года термометр показывал минус 11. А подошва мерзлоты под институтом находится на уровне 200 метров и там всегда ноль градусов.

Когда мы вошли в дверь, где раньше располагалась лаборатория радиоуглеродного анализа, одна стена помещения была сплошь покрыта кристаллами льда, а вторая представляла собой аллювиальный песок реки Лены, бетонированный льдом. Почему так? А это делает воздух из открываемой двери. Это как воздушные массы с водой из Атлантики шли через Европу, образовывая ледники высотой до 6 км, которые потом стекали на север, перепахивая всё на своём пути и образовывая великую Русскую равнину. Массы, растеряв влагу, достигали Азии и вместо ледников составляли вечную мерзлоту. Вот на примере маленькой комнаты это видно невооружённым взглядом.

В 1900 году среднегодовая температура в Якутске была минус 12 градусов, а в прошлом году, когда выпал самый тёплый июль за всю историю наблюдений было всего минус 6. Так что институту мерзлотоведения есть чем заниматься. Сцементированный 20% воды песок при потеплении может рассыпаться в кучу песчинок.

В низовьях реки Колымы на глубине 38 метров московские биологи нашли семена цветка, который рос здесь 30 тысяч лет назад. И вывели его! Уникальная коллекция академика Вавилова передала институту 8 тысяч семян. И при температуре минус 7-11 градусов они отлично сохраняют всхожесть (до 80%). Сейчас запасы семян хранятся в криохранилище, организованном в первой подземной лаборатории, выкопанной ещё в 1939 году. Например, мировое криохранилище семян и растений на острове Шпицберген (Норвегия) требуют колоссального количества электроэнергии для охлаждения. А у нас в Якутске оно естественное. И это криохранилище семян уже федеральный проект.

Станция Путина

В 1973 году в Якутске прошла с большим успехом международная конференция мерзлотоведов, коих приехало 500 человек, из них 150 иностранцы. Позже прошло пять полевых экспедиций в Центральную Якутию, Вилюйское водохранилище, на наледи, Мамонтовую гору, Сунтар-Хаята. В 1983 году Павла Мельникова выбрали первым президентом Международной ассоциации мерзлотоведов мира. А памятник мамонту у института придумал в 1971 году Лев Адонин. Кстати, тогда в институте работало 349 человек, в 1991 году – 563, нынче всего 208 сотрудников.

В 2010 году на мерзлотную станцию института в дельте Лены на острове Самойловский приезжал президент России Владимир Путин. Он поработал с учёными, очень заинтересовался, сам бурил грунт, изучал почву. А старенькая станция стояла уже на самом краю обрыва. Тогда Владимир Владимирович распорядился выстроить современную станцию, она вскоре была сдана и прекрасно действует до сих пор.

В подземной лаборатории у новогодней ёлочки стоят керны Батагайского провала, которые исследованы нашими учёными и ждут мерзлотоведов других стран, которые не приехали сперва из-за пандемии, затем по причине санкций. Розалия Иванова дала нам потрогать куски дерева времён мамонтов и динозавров. Последний превратился в камень и весил раз в пять больше деревяшки такого же размера.

Мороз – наше всё

Мерзлотоведы Якутии были против строительства 202-го и 203-го микрорайонов Якутска на намывных песках. Город надо строить на коренном берегу Лены на муранах — считают они. Возможно, им виднее. Ведь ученые не живут сегодняшним днем и меряют сроки веками и тысячелетиями. Природа это стихия, а одна из самых мощных рек мира Лена всегда может поменять русло. И если на 202-м под песком уложили бетонную подушку, на которой закрепили сваи домов, то на 203-м такого нет. А есть подземные гаражи, которые ушлые хозяева начали утеплять трубами и нагревателями воздуха, что категорически запрещено.

У института есть разработки полезного использования свойств холода для нужд человека. Например, гаражи, отапливаемые… морозом! При фазовых переходах вода выделяет тепло. Если всё сделать по уму, то какой будет экономия! При озере Круглом у института они могут построить крытый каток, который работал бы по тому же принципу. Просто подвести свет для освещения и всё. Мороз – наше всё и сколько ещё открытий чудных готовит нам мерзлота!