Игорь Семилетов: «Морскими исследованиями Арктики приумножится богатство российское»

| 1197

Сегодня, 21 сентября, из порта Архангельск стартует 35-суточная комплексная экспедиция на судне «Академик М. Келдыш» — флагмане научно-исследовательского флота России. Экспедиция организована ведущими морскими институтами Российской академии наук: Тихоокеанским океанологическим институтом им. В.И. Ильичева ДВО РАН (ТОИ), Институтом океанологии им. П.П. Ширшова РАН (ИОРАН) и ведущим техническим вузом страны — Томским политехническим университетом (ТПУ).

Фото: руководитель экспедиции, член-корреспондент РАН, профессор ТПУ Игорь Семилетов  

Ключевыми партнерами являются ученые из Национального научного центра морской биологии (ранее — Института Биологии моря ДВО РАН), геологического факультета Московского государственного университета (МГУ), Института микробиологии РАН, ИнМи (ФИЦ Биотехнологии РАН), Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ), Московского физико-технического университета (МФТИ).

Это первая межрегиональная морская арктическая экспедиция, объединяющая научно-технический потенциал ведущих институтов и вузов Москвы, Дальнего Востока и Сибири. Она стала возможной при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, руководства ТОИ, ИОРАН и ТПУ, а также Президиума РАН. Томский политех стал первым российским университетом, принявшим участие в организации и выполнении совместной морской арктической экспедиции с Российской академией наук.

Накануне старта масштабного мероприятия журналист Службы новостей ТПУ встретился с руководителем экспедиции, членом-корреспондентом РАН, профессором ТПУ Игорем Семилетовым.

— Игорь Петрович, пожалуйста, расскажите об основных целях и задачах экспедиции. Как эта экспедиция связана с коренными преобразованиями, происходящими в рамках последних указов Президента РФ?

Начну со второй половины вопроса. В соответствии со Стратегией научно-технологического развития РФ и Национального проекта «Наука» планируется уделить особое внимание развитию исследований в Мировом океане, что подразумевает создание научных консорциумов в виде научных центров мирового уровня. В этом контексте крайне важно интегрировать интеллектуальный и научно-технический потенциал ведущих институтов РАН и университетов России. Это позволит значительно расширить спектр исследований в морях Российской Арктики. Впервые на шельфе морей Восточной Арктики (МВА) — самом широком и мелководном шельфе Мирового океана — будут проведены исследования с помощью управляемых подводных аппаратов, снабженных манипуляторами, а также будет выполнена постановка донных сейсмических станций. Планируется реализовать многослойный подход к изучению загадок МВА, включая комплекс геофизических, геологических методов для исследования характерных особенностей формирования газовыводящих путей в осадочной толще. 

В сочетании с акустическими и биогеохимическими работами это позволит количественно изучить процессы миграции пузырькового метана от поверхности осадков в атмосферу, где будет выполнен комплекс совместных метеорологических и спутниковых наблюдений.

В этом контексте очень важно сотрудничество с НИИ аэрокосмического мониторинга РАН (АЭРОКОСМОС), которое проводится под руководством академика В.Г. Бондура.  Изучение опасных природных процессов, связанных со спонтанными массированными выбросами пузырькового метана, позволит определить уровень техногенных угроз при строительстве и эксплуатации различных технических объектов — нефтегазовых платформ, трубопроводов, портовой инфраструктуры и других.

Не менее важным является ежегодное изучение процессов ледовой экзарации (ледовое выпахивание донных осадков), которая, по данным последних лет, усиливается. Также нами были обнаружены и исследованы процессы выбросов метана на дне шельфа арктических морей. Перечисленные процессы представляют опасность практически для всех видов деятельности, включая эксплуатацию Северного морского пути (СМП), а также освоения нефтегазовых месторождений шельфа. 

Игнорирование подобных природных явлений приводит к катастрофам, сопровождаемым большим эколого-экономическим ущербом, а подчас и к человеческим жертвам, в связи с чем минимизация рисков при освоении шельфа должна являться одним из приоритетов изучения Арктики.

На сегодня наш объединенный коллектив ученых из академических институтов и университетов России является лидером в области исследования характерных особенностей цикла углерода в арктических системах «суша-море-атмосфера» и «литосфера-водная толща-атмосфера». Особое внимание мы уделяем выявлению георисков, связанных с изменением состояния подводной мерзлоты (включая спонтанную просадку грунтов и образование подводных кратеров — по аналогии с ямальскими кратерами), дестабилизации гидратов и возрастающей антропогенной нагрузке по трассе Северного морского пути.

Актуальность проблемы определяется масштабом задач и новых вызовов, возникших перед Россией в XXI веке, продолжающей освоение ресурсов Арктики в исключительно сложных и активно меняющихся природно-климатических условиях. Северные арктические территории являются зоной приоритетных национальных интересов, а обеспечение экономической, социальной и оборонной деятельности находится в прямой зависимости от функционирования СМП. В настоящее время происходит драматическое изменение природных обстановок на арктическом шельфе, связанное, в значительной степени, с сокращением площади ледового покрова. Как следствие, усиливается гидродинамический режим, что неизбежно приведет к усилению термоабразионных процессов на побережье и резкому увеличению объема выноса эрозионного материала (включая органическое вещество) в зону прибрежного мелководья с последующим переносом (в результате многократных процессов ресуспензии) на внешний шельф — континентальный склон. Кроме этого во многих сейсмо-тектонически активных районах происходит массированная эмиссия газов (преимущественно пузырькового метана), связанная с геологическим строением, региональной тектоникой, процессами ледового выпахивания дна и деградацией многолетнемерзлых пород. Данные явления способны изменить фарватер СМП, который в ряде районов находится в относительной близости от береговой линии.

Таким образом становятся понятными пути стратегического развития нашего научного консорциума, который действует в соответствии с трендом, заданным Правительством России. Это комплексные фундаментальные исследования, направленные на выявление и количественную оценку георисков и изменчивости основных геологических и биогеохимических процессов в арктической системе «литосфера-криосфера-гидросфера-атмосфера» на основе ежегодных морских экспедиций и космического мониторинга во всех морях Российской Арктики.

Перейдем к первой части вопроса.

Основная цель экспедиции — продолжить наши 20-летние исследования в морях Восточной Арктики (МВА) в контексте выявления характерных особенностей нарушения баланса в цикле углерода вследствие прогрессирующей деградации подводной и прибрежной мерзлоты — крупнейших на планете резервуаров органического углерода. Он вовлекается в современный биогеохимический цикл в результате прогрессирующего потепления климата, что в наиболее явном виде проявляется в МВА. Согласно гипотезе ключевых организаторов и участников экспедиции, планетарный максимум атмосферного метана над Арктикой является следствием перекачки глубинного метана в форме гидратов и свободного газа из донных осадков МВА в водную толщу-атмосферу. Как было показано коллективом исследователей на основе более 40 всесезонных экспедиций, выполненных в 1997-2018 годы, подводная мерзлота, которая контролирует стабильность гидратов и саму возможность восходящей миграции метана из толщи осадков, и, возможно, верхней магмы, определяет современный масштаб выбросов метана из осадка в воду от миллиграммов до сотен граммов с квадратного метра в сутки. Наиболее мощная разгрузка метана в системе «осадки-водная толща-атмосфера» происходит в виде фонтанов пузырей до 1000 м в поперечнике и более. Впервые эти фонтаны были открыты объединенным коллективом ТОИ (группа члена-корреспондента РАН И.П. Семилетова) и ИОРАН (группа члена-корреспондента РАН Л.И. Лобковского) в море Лаптевых осенью 2011 года. По результатам этих исследований нами уже опубликованы статьи в мировых топ-журналах Nature Geoscience, Nature Communications (2017 год); Philosophical . Transactions Royal Society (2015 год). И это привлекло большое внимание мирового сообщества к формированию новых подходов к изучению последствий деградации подводной и прибрежной мерзлоты — получению фундаментальных новых знаний, а также выявлению и оценке возможных последствий для развития хозяйственной деятельности, направленной на освоение Российской Арктики.

— Насколько важна роль вовлечения заинтересованных ученых из других стран?

— Очевидно, что у фундаментальной науки нет ни географических, ни политических границ. «Дважды два равно четыре» во всех странах. К сожалению, пока еще можно встретить противодействие, основанное на принципе, что наука в отдельно взятой стране может быть особенной по своей сущности. Мировая научная практика показывает, что это не так. Практически все крупные научные достижения получены в результате международной кооперации.

Наш научный консорциум включает ведущих ученых из 12 университетов пяти стран: Швеции, Нидерландов, Великобритании, США, Италии. Это позволяет быстро внедрять новые идеи и подходы в практику исследований. Последний пример. 14 сентября в здании Президиума РАН состоялась рабочая встреч вице-президента Российской академии наук, академика В.Г. Бондура с ведущими российскими учеными в области исследования морей Российской Арктики и академиком Шведской Королевской Академии наук, членом Нобелевского Комитета по химии, профессором Стокгольмского университета Орьяном Густафссоном. Профессор Густафссон представил научный доклад «Grand Challenges in Earth Sciences: Thawing permafrost and collapsing hydrates — long-term collaborative studies in the Siberian-Arctic coastal system». Доклад был посвящен ключевым научным вызовам в области изучения арктической системы «суша-шельф-атмосфера» с фокусом на морях Российской Арктики. В нем были обобщены избранные результаты 15-летних совместных российско-шведских исследований, основанных на 37 всесезонных комплексных экспедициях, организованных в результате объединения научно-технического потенциала московских, сибирских и дальневосточных институтов РАН и вузов. Это ТОИ ДВО РАН (член-корр. РАН И.П. Семилетов — ред.), ИОРАН (член-корр. РАН Л.И. Лобковский), ТПУ (профессор Н.Е. Шахова). Помимо обсуждения ключевых вызовов и путей их решения, в докладах российских ученых также были представлены основные результаты мирового уровня (опубликованы более 120 статей в топ-журналах, включая девять статей в Science, Nature, Nature Geoscience, Nature Communications), полученные в рамках российско-шведского сотрудничества. 

Такого уровня сотрудничество позволило сформулировать новую концепцию исследований, которая обсуждается в настоящее время на уровне International Climate Panel on Climate Change — это высший координационный орган науки в современном мире.