Ученые пробурили ледник Кхумбу горячей водой

Многие ученые, в том числе профессор Брин Хаббард из Университета Аберистуита (Великобритания), давно предупреждают о том, что в связи с изменением климата ледниковые озера представляют угрозу для десятков тысяч людей. Для многих жителей Непала эта угроза настолько реальна, что в 2016 из ледникового озера Имджа Цо слили 5 млн. куб. метров воды.

Профессор Хаббард, который ранее проводил гляциологические полевые работы в Антарктиде, Перуанских Андах и Гренландии, говорит: "Понимание того, что на самом деле происходит внутри этих ледников, имеет решающее значение для разработки компьютерных моделей их поведения в случае ожидаемого изменения климата. Не менее важным является развитие лучшего понимания того, как ледники движутся, чтобы мы могли точнее предсказать, когда плотины, которые формируются на этих ледниках, вероятно, будут разрушены, выпуская опасные для жизни объемы воды в расположенные ниже долины".

Фото 1: Профессор Брин Хаббард

Стоит добавить, что помимо изменения климата есть еще одна причина, которая может привести к стремительному высвобождению воды из ледника, это сильные землетрясения, происходящие в Непале.

Группа ученых, специализирующихся в области изменения климата, под руководством профессора Хаббарда, отправилась в Гималаи и стала первой командой, успешно пробурившей ледник Кхумбу - самый высокий ледник в мире, который растянулся на 19 км с высоты 7600 метров до отметки 4900 метров над уровнем моря. Шестинедельная экспедиция была частью проекта EverDrill, который собирает данные, чтобы понять, как ледник движется и меняется с течением времени, и как он может реагировать на ожидаемое изменение климата.

Ледники - это труднодоступный предмет для исследования. Поэтому ученые до сих пор слабо представляют себе способы, которыми вода проходит сквозь ледники и под ними. Горные ледники содержат обломки пород и имеют свои гидрологические особенности, которые следует принимать во внимание во время исследования.

В первую очередь ученых интересует наличие дренажных сетей в теле ледника и под ним. Важные данные могут быть получены путем гидрогеохимического анализа состава ледника и поступающей из него воды. Также ученые используют данные спутниковой съемки для наблюдения за движением ледника и его изменениями.

Помимо оценки рисков и моделирования это имеет и другое практическое значение, ведь ледниковые воды являются важнейшим водным ресурсом для миллионов людей. Так, ледник Кхумбу и прилегающие районы являются источником воды примерно для 40% населения планеты.

Бурение горячей водой для исследования подземной гидрологии

Одним из способов исследования потенциальных гидрологических систем под поверхностью ледника является бурение горячей водой, которое в 2017 году произвела команда EverDrill на леднике Кхумбу .

Фото 2. Бурение скважины на леднике Кхумбу, Гималаи, Непал . На переднем плане можно увидеть бурильный инструмент, свисающий с катушки, прикрепленной к штативу. Горячая вода под давлением поступает по шлангу от мойки высокого давления на заднем плане.

Фото 3. Питание буровой установки осуществлялось от трех генераторов Honda, которые, смогли работать только на 50% своей мощности из-за нехватки кислорода.

Фото 4. Половина оборудования команды EverDrill весом в 1 500 кг была доставлена вертолетами, другую половину принесли шерпы и яки.

Адаптированная автомойка высокого давления была использована для производства тонкой струи горячей воды, которая под давлением направляется по шлангу в бурильную колонну. Давление струи горячей воды из бурового инструмента настолько велико, что можно разрезать даже дорожный асфальт. По мере медленного спуска вниз струя растапливает лед. В результате получается скважина диаметром 10-15 см, которая пронизывает ледник до самого дна.

Фото 5. В процессе бурения слева от скважины образовался небольшой канал для отвода избыточной воды по мере бурения скважины.

В рамках проекта удалось пробурить 13 скважин глубиной от 12 до 155 метров на 3 различных буровых площадках ледника Кхумбу. После бурения скважины ее можно использовать для исследования гидрологии ледника несколькими способами. Если уровень воды внезапно падает во время бурения, возможно, что траектория скважина пересекает ледниковый канал, через который уходит избыточная буровая вода. Если уровень воды опускается при достижении скважины дна ледника, то можно предположить, что у основания ледника существует некая форма подледниковой дренажной сети, и избыток буровой воды уходит через эту систему. Детальные характеристики ледника были получены путем использования телеметрической оптики, позволяющей сделать сотни снимков и 360° видео внутренней поверхности скважины.

Затем скважины были оборудованы датчиками для измерения температуры льда, а там, где скважины достигли дна - субледиальным зондом для измерения электропроводности, температуры, давления воды и концентрации взвешенных отложений (мутности). Показания датчиков, полученные через несколько месяцев, позволяют увидеть - развиваются ли гидрологические дренажные системы, когда есть дополнительный источник воды в сезон дождей, способствующий таянию этих ледников. Обработка полученных данных включает их сопоставление с данными, полученными со спутника.

Ученые, принимающие участие в этом проекте, убеждены, что полученные данные о "третьем измерении" ледника (первые два - это результаты поверхностных исследованиий и данные со спутника) помогут лучше понять закономерности жизни ледника и создать модель его дальнейшего поведения.

Фото 6: Реликтовая ледниковая особенность в центре ледяного обрыва на леднике Кхумбу (вид вниз по ходу ледника), через которую в прошлом дренировало надледниковое озеро. После дренажа уровень воды в озере упал, обнажив ледяные склоны по его краям. На вставке изображена та же особенность в высоту размером около 10 метров (вид вверх по ходу ледника): здесь произошло мощное опускание ледяной поверхности, обнажившее внутриледниковый канал.

НЕПАЛпортал по материалам Blogs of the European Geosciences Union/Cryospheric Sciences и BBC News