АТОМНЫЕ ВЗРЫВЫ, отравляющие вещества и акулы ∞ Лагуна акул
С окончанием Второй мировой войны началась новая эпоха. В августе 1945 года американские бомбардировщики с интервалом в три дня сбросили атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки.
А через год был произведен первый подводный ядерный взрыв на атолле Бикини, входящем в архипелаг Маршалловы острова.
О последствиях для окружающей среды тогда мало кто задумывался. Только что закончилась мировая война, унесшая десятки миллионов жизней, поэтому до охраны природы политикам, и тем более, военным было мало дела.
Бывшие ранее союзниками державы-победители вступили в «холодное» противостояние, начав гонку совершенно новых в то время атомных вооружений.
1 июля 1946 года на атолле Бикини было произведено масштабное ядерное испытание. Основной задачей было изучение воздействия атомной бомбардировки на корабли, находящиеся в акватории.
Бомба была сброшена с воздуха на парашюте, точность прицеливания оставляла желать лучшего, к тому же свои коррективы внес ветер.
Вследствие этих причин эпицентр взрыва оказался примерно в 500 метрах в стороне от намеченной цели.
Рыбу глушат атомной бомбой
Военных не очень удовлетворили полученные результаты. Отыграться им удалось 25 июля, когда «промахнуться» было невозможно, так как бомба была закреплена под водой лагуны на глубине около 30 метров.
Мощность заряда составляла 23 килотонны, что было чуть мощнее взрыва, уничтожившего Нагасаки. В результате подрыва бомбы образовался большой столб воды, поднявшийся вверх вместе с облаком брызг и пара на высоту более 2 км.
Под водой со сверхзвуковой скоростью начала распространяться разрушительная ударная волна.
Было потоплено несколько кораблей-мишеней, в том числе три подводные лодки, находящиеся на расстоянии до 800 метров от эпицентра взрыва. В радиусе нескольких километров от воздействия ударной волны погибла практически вся рыба, включая акул.
Акватория лагуны подверглась радиационному загрязнению – намного более сильному, чем при осуществленном ранее воздушном взрыве.
Всего в эксперименте использовалось более 80 кораблей и вспомогательных судов, которые оказались очень серьезно повреждены. Почти все они были признаны непригодными даже для применения в качестве мишеней и по этой причине затоплены.
Таким образом, подводный атомный взрыв на Бикини под кодовым названием «Бейкер» стал первым в истории случаем концентрированного ядерного заражения. А намеченные на следующий год испытания пришлось отменить по причине отсутствия мишеней.
Неуёмный аппетит американских военных
Однако перерыв был совсем небольшой. Уже в 1948 году были осуществлены новые тесты атомного оружия.
На этот раз они проводились на другом атолле – Эниветок (или Эневеток). Всего за период с 1946-го по 1958-й год на Маршалловых островах американцами было взорвано 67 ядерных бомб и устройств. Производились и подводные взрывы – оба на Эниветоке в 1958 г.
Последний год был самым «урожайным» – на двух атоллах менее чем за четыре месяца было проведено 33 испытания.
Урон, нанесенный биоценозам островов и соседней акватории, даже трудно себе представить.
Среди взорванных зарядов было несколько термоядерных мощностью свыше 10 мегатонн, в том числе «Браво», который практически уничтожил сам атолл Бикини в 1954 году.
Радиоактивные осадки тогда выпали на территории океана площадью свыше 18000 кв. км.
Еще одно атомное испытание в этот период было проведено в 1955 году в 500 милях от западного побережья США. Заряд был расположен на глубине свыше 600 метров. Целью эксперимента являлось исследование воздействия глубоководного ядерного взрыва на подводные лодки противника.
Сколько при этом погибло рыбы, включая обитающих в тех водах акул, история скромно умалчивает. По расчетам, при подрыве бомбы мощностью 100 кт на глубине 50 метров, ударная волна может стать причиной смерти пловца на расстоянии до 5 км.
В случае более глубоководного взрыва это расстояния еще больше увеличивается (так как не теряется энергия на образование надводного султана и воздушной ударной волны).
Американцы проводили испытания в Тихом океане до 1962 года, в том числе над атоллом Джонстон (расположен между Гавайями и Маршалловыми островами) и в районе острова Рождества (Кирибати).
Кто ещё баловался смертоносным оружием?
В те же годы завершила разработку собственного атомного оружия Великобритания. В качестве полигона для первого взрыва были назначены острова у северо-западного побережья Австралии.
Таким образом, и союзники американцев для своих небезопасных экспериментов выбирали акватории в южных морях, где широко распространены многие виды акул.
Интересно, что англичане свой первый атомный взрыв мощностью 30 килотонн произвели прямо на борту старого военного корабля, фрегата.
Включившаяся чуть позже в ядерную гонку Франция тоже решила не уходить от уже успевшей сложиться традиции. В течение 30 лет с 1966 по 1996 год на атоллах Муруроа (Моруроа) и Фангатауфа в Туамоту было произведено почти 200 взрывов.
Французы осуществляли атомные испытания в атмосфере уже после подписания договора об их запрете в 1963 году.
Один из последних взрывов на Муруроа привел к появлению в подводной части атолла громадной трещины длиной несколько километров.
Сегодня существует реальная опасность попадания радиоактивных веществ из подземной шахты в окружающий океан.
Атмосферные и подводные взрывы осуществлял и Советский Союз. В качестве полигонов использовались либо отдаленные местности в глубине материка, либо территории в районе архипелага Новая Земля в Северном Ледовитом океане.
Здесь, разумеется, нет такого обилия акул и разнообразия фауны, как в южных морях.
Зато именно советским ядерщикам принадлежит «мировой рекорд» по мощности взорванного заряда. По разным оценкам, его тротиловый эквивалент составлял от 50 до 100 мегатонн.
Радиоактивные и отравляющие вещества — на дно океана
Помимо непосредственного урона биоценозам от проводившихся испытаний, атомная эпоха принесла и другую угрозу. Речь идет о заражении окружающей среды вследствие попадания в нее радиоактивных отходов или ядерного топлива.
Здесь свою лепту вносят как катастрофы военных кораблей и транспортных судов, так и вполне осознанная человеческая деятельность.
К сожалению, многие государства использовали для захоронения опасных отходов гидросферу планеты. Как радиоактивные, так и отравляющие вещества просто погружались в запаянных контейнерах на дно морей и океанов. Понимание пагубности подобной практики пришло далеко не сразу.
В нескольких регионах мирового океана сегодня имеется повышенная опасность разгерметизации емкостей с отходами. В этот ряд входят и достаточно мелководные моря, омывающие многие европейские государства – Балтийское и Северное. Здесь в свое время было затоплено немало контейнеров с химическим оружием нацистской Германии.
Так, в районе Борнхольмской впадины захоронено 240 тысяч тонн боеприпасов. Бомбы и снаряды с химическим оружием грузились на старые суда и затапливались вместе с ними. По прошествии многих лет металлические гильзы и оболочки корпусов зарядов неизбежно проржавеют.
Таким образом, опасность попадания в воды моря отравляющих веществ со временем становится все реальней.
Сходная ситуация наблюдается и с радиоактивным отходами. Советские РАО в свое время были преимущественно захоронены в районе все той же Новой Земли, на восточном шельфе архипелага.
А вот американцы умудрились часть своих опасных отходов общей массой около 47 тонн захоронить у Фараллоновых островов вблизи побережья Калифорнии, неподалеку от крупного города Сан-Франциско. В 500 милях от берегов Флориды ими же было затоплено судно с боевыми отравляющими веществами (зарином).
Если этот яд просочится наружу, он непременно приведет к гибели большого числа гидробионтов, включая все трофические цепочки вплоть до крупных хищников — акул.
Аварии судов и атомных крейсеров
Еще один фактор – катастрофы судов. Отдельной строкой здесь можно упомянуть атомные подводные лодки. За все время их эксплуатации немало ядерных крейсеров погибли и сегодня лежат на морском дне.
Среди них – американские «Скорпион» и «Трешер», советские «Комсомолец», К-219, российский «Курск». Самая первая катастрофа по времени принесла и больше всего жертв. На американской субмарине с «акульим» именем «Трешер» (Морская лисица) погибло 129 моряков.
Особая опасность в таких случаях связана с тем, что реакторы затонувших кораблей находятся в обычном походном состоянии – в отличие от тех, которые перед захоронением специально консервируют.
Нередки катастрофы и аварии торговых судов, перевозящих токсичные отходы или ядовитые вещества. Подобные эксцессы случались как во время войны, так и в мирные десятилетия. Происходят они и сегодня, хотя и не о всех, конечно, мы узнаем. Ведь открытый океан хранит очень много загадок.
Обычно становятся широко известны аварии, происходящие вблизи берега или с большими пассажирскими судами. Так, в 1985 году прямо у входа в порт Могадишо села на мель «Ариадна», перевозящая 105 тонн токсических веществ. Операция по разгрузке контейнеров производилась в течение девяти месяцев.
В 1969 году массовые заморы рыбы были отмечены в Рейне. Оказалось, что причиной стало попадание в реку всего лишь двух 25-килограммовых канистр с инсектицидами. В результате погибло несколько миллионов рыб.
Можно только предполагать, сколько гибнет морских обитателей вследствие крушений в открытом океане судов, перевозящих тонны опасных веществ.
Атом на дне: как Карское море обрело славу «ядерного могильника» | Статьи
Карское море нередко называют арктическим «ядерным могильником» — в советские годы там были затоплены тысячи контейнеров с радиоактивными отходами, на его дне лежат суда советского атомного флота. Местонахождение большинства из них долгое время не было известно, поскольку в годы холодной войны всё, что связано с архипелагом Новая Земля, окружала атмосфера строжайшей секретности. Одно из первых больших исследований расположенных в этих водах объектов и их сохранности провели участники экспедиции на судне «Академик Мстислав Келдыш»: оно вернулось в Архангельск в понедельник, 8 октября.
Что скрывают воды Карского моря, почему в последнее время интерес к нему резко вырос и какие из находящихся на его дне судов считаются наиболее опасными, разбирались «Известия».
Проблему радиоактивных отходов, захороненных в арктических водах, активно начали обсуждать еще в 2010-х годах. Эта практика получила широкое распространение на международном уровне в начале 1950-х годов, с активным развитием атомного флота и ростом интереса к использованию атомной энергии в целом. В 1970-е годы была принята Лондонская конвенция, запрещавшая загрязнение моря — в том числе, радиоактивными отходами, но ущерб (не только Советским Союзом, но и, например, США) был нанесен достаточный.
Атом_4
Первый подводный ядерный взрыв в СССР и первый ядерный взрыв на Новой Земле 21 сентября 1955 года
Фото: commons.wikimedia.org
В 2014 году специалисты Института проблем безопасного развития атомной энергетики (ИБРАЭ) РАН отмечали, что на долю Советского Союза и России приходится объем, сопоставимый примерно с половиной всех твердых радиоактивных отходов, когда-либо затопленных в мировом океане другими странами.
Такая высокая концентрация объясняется, в том числе, и тем, что Карское море омывает архипелаг Новая Земля — именно на нем с 1954 года действовал Центральный ядерный полигон. Его сотрудниками, в том числе, в 1955 году был произведен первый в СССР подводный атомный взрыв, большая часть испытаний пришлась на начало 1960-х годов.
Всего, по подсчетам ученых, на дне в западной части Арктики, находятся пять реакторных отсеков, в том числе, с отработавшим ядерным топливом, 19 судов с твердыми радиоактивными отходами, 755 конструкций и блоков ядерных энергетических установок, загрязненных радиоактивными веществами, не защищенные герметической упаковкой, и около 17 тыс. контейнеров с такими отходами.
Атом_5
Заместитель директора института океанологии им. П.П. Ширшова РАН Михаил Флинт
Фото: Пятый канал
Эту информацию подтвердил и руководитель экспедиции, заместитель директора института океанологии им.
П.П. Ширшова РАН Михаил Флинт.
«Там сотни контейнеров лежат: когда смотришь на картинку, которую показывает локатор бокового обзора, это просто россыпи контейнеров», — отметил он, рассказывая ТАСС об итогах экспедиции.
Хотя отдельные затопленные в Карском море объекты периодически обследовались, главная сложность заключалась в отсутствии систематических (и точных) сведений о расположении большинства из них. В условиях холодной войны практически всё, что происходило в районе архипелага Новая Земля, было строго засекречено. Такая неизвестность к началу этого столетия превратила воды Карского моря, особенно поблизости от Новой Земли, в своеобразное атомное «минное поле».
«К сожалению, точная локализация всех сброшенных объектов не установлена, но я считаю важной задачей и делом чести для нашей страны решение этого вопроса», — еще в 2012 году рассказал журналистам Ашот Саркисов, советник Российской академии наук, специалист по радиоактивному мусору в Арктике и научный руководитель стратегического мастер-плана по утилизации атомных подводных лодок.
Впрочем, где находится один из самых опасных, по мнению ученых и представителей природоохранных организаций, объектов в Карском море, известно наверняка.
В 1968 году на борту АПЛ К-27 — единственного построенного корабля проекта 645, на котором в качестве теплоносителя использовался жидкий металл, — произошла радиационная авария.
Подводная лодка (также известная, как «Нагасаки») в этот момент находилась в плавании в Баренцевом море. Ее удалось успешно отвести в порт, однако все 144 члена экипажа, находившиеся на борту лодки, получили серьезные дозы облучения, девять человек погибли.
Атом_1
Атомная подводная лодка К-27
Фото: korabley.net
После этого лодка почти десятилетие простояла на приколе в одном из закрытых портов Мурманской области. В конце концов от ее восстановления решено было отказаться, и в 1980 году АПЛ затопили в Карском море, у берегов Новой Земли — в узком проливе возле полуострова Степовой.
Ядерный реактор тогда был залит специальным консервантом.
В последние десятилетие лодку исследовали неоднократно, но единого мнения о том, насколько эффективной оказалась эта мера, у специалистов нет. Так, в 2012 году в этом районе работали специалисты сразу трех экспедиций — ни утечек радиации, ни повреждений корпуса ученые тогда не обнаружили, но уже тогда впервые начали обсуждать вопрос о ее подъеме на поверхность.
В 2014 году заместитель генерального конструктора ОАО «Концерн Моринформсистема-Агат» и один из ведущих специалистов по утилизации радиоактивных отходов рассказал, что, по его мнению, «лодка очень хорошо законсервирована».
«Нет никакой активности, нет загрязнения окружающей среды, но, учитывая небольшую глубину в 33 метра, целесообразно планировать ее подъем», — цитировал его слова ТАСС.
В 2015 году в публикации на сайте природоохранной организации «Беллона» отмечалось, что консервант, залитый в реактор, мог быть недостаточно надежен. В середине 2010-х годов и Ашот Саркисов, и начальник научно-исследовательского управления НИИ спасания и подводных технологий ВУНЦ ВМФ «Военно-морская академия» Андрей Краморенко отмечали, что К-27 является едва ли не самым опасных из находящихся под водой объектов.
Атом_2
Атомная подводная лодка К-159, подготовленная к буксировке на место утилизации
Фото: commons.wikimedia.org
«Попадание воды внутрь реактора может вызвать неконтролируемую цепную реакцию. Для повышения критичности ситуации достаточно попадания внутрь пяти-шести литров воды», — цитирует «Беллона» слова заведующего лабораторией ИБРАЭ РАН Михаила Кобринского.
Еще одним потенциально опасным объектом является другая субмарина, К-159 — в отличие от «Нагасаки», она затонула аварийно, во время буксировки на утилизацию, и ее реактор законсервировать не успели. Кроме того, в настоящее время корпус подводной лодки лежит в районе оживленного судоходства.
Вооружились картойЗа исключением, возможно, К-27, большая часть объектов с радиоактивными материалами находятся в районе так называемой Новоземельской впадины — углубления, протянувшегося вдоль восточного побережья архипелага Новая Земля.
Ранее предполагалось, что перепад глубин (с 400 метров до примерно 50 метров на окружающем впадину мелководье) является естественным буфером, отделяющим зону захоронения объектов от основной акватории Карского моря. Однако, как рассказал Михаил Флинт по итогам экспедиции «Академика Мстислава Келдыша», это не соответствует действительности.
«Если человек смотрит на аэрографию залива — вот эта чаша, в ней всё останется. На самом деле нет. Целый ряд независимых данных показал, что акватория залива, включая самую центральную часть, активно общается с акваторией прилежащего Карского моря», — цитирует ТАСС его слова.
Такие исследования, призванные определить, насколько активно воды впадины сообщаются с остальной частью Карского моря, по словам представителей экспедиции, были проведены впервые. Но главное — ученым удалось картографировать большую часть известных захороненных объектов с ТРО, находящихся в этой части Карского моря, и локализовать зону, в которой находится несколько сотен контейнеров с радиоактивным мусором.
Атом_3
Научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш»
Фото: ТАСС/Игорь Зарембо
«В этой экспедиции мы, по сути, составили сверхточную картографию этих объектов на дне залива. <…> Нам точно удалось локализовать положение этого поля, мы получили данные для подсчета количества объектов, мы идентифицировали эти объекты», — рассказал он.
Кроме того, представители Минобороны открыли исследователям доступ к одной из затопленных у побережья архипелага барж, наполненной контейнерами с радиоактивными отходами (судно оснащено внутренними герметичными перегородками). Она находится на дне Новоземельской впадины на глубине приблизительно 400 метров.
Баржу участникам экспедиции удалось картографировать и изучить с помощью специальных аппаратов, но замеров радиации они не смогли сделать из-за штормовой погоды. Вместо этого были взяты пробы грунта вблизи судна — их планируют проверить на наличие радиоактивного заражения в лабораторных условиях.
За время экспедиции ни на одном из обследованных объектов утечек радиации зафиксировано не было. Тем не менее, по словам Михаила Флинта, большинство из них требуют постоянного наблюдения. К тому же, до завершения лабораторных исследований открытым остается вопрос с возможностью утечки с затопленного лихтера.
Тест на запас прочностиИнтерес к акватории Карского моря в целом и к ситуации с радиоактивными отходами, захороненными на его дне, в частности объясняется, в том числе, его перспективностью для нефте- и газодобывающих компаний.
Так, по некоторым оценкам, арктический шельф содержит до четверти всех отечественных запасов нефти и газа, при этом 49% от этого объема приходится на Баренцево море, на Карское — 35%. С начала 2010-х годов разведку в водах Карского моря ведут основные предприятия отрасли — в том числе, тогда же лицензию на изучение шельфа получила компания «Роснефть». Как объяснял в 2012 году советник РАН Ашот Саркисов, место затопления К-27 находится примерно в 40 км от границ одного из них.
Экологи неоднократно подчеркивали, что ведение буровых работ требует дополнительных исследований расположенных на дне объектов, чтобы исключить риск повреждения контейнеров с радиоактивными отходами. Этим, в том числе, объясняется и увеличившееся количество экспедиций в эту часть Карского моря.
Кроме того, еще в 2002 году российское правительство объявило, что полигон на Новой Земле продолжит свою работу, но сосредоточится на испытаниях, которые не предполагают выделения ядерной энергии, а значит, не противоречат условиям Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (был подписан в 1996 году).
Атом_6
Экипаж научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» во время экспедиции
Фото: ocean.ru
В последние годы рассматривается, в том числе, возможность развития в Карском море рыболовного промысла. Об этом говорил начальник Управления науки и образования Росрыболовства Сергей Голованов на международной конференции по арктическому рыболовству, которая состоялась весной 2018 года в Мурманске.
Речь, в первую очередь, идет о перспективах вылова отдельных пород арктических рыб и краба.
Важным преимуществом Карского моря, по его словам, является тот факт, что оно находится в юрисдикции России.
«Это шельфовое море России, которое не соприкасается ни с международными водами, ни с зонами иностранных государств, что позволяет России принимать самостоятельные решения в отношении его запасов исключительно в интересах нашей страны», — подчеркнул он на международной конференции, посвященной арктическому рыболовству, которая проходила в Мурманске.
Очевидно, что при активном освоении акватории Карского моря часть затопленных в нем объектов потребуется или поднять, или законсервировать. Кроме того, приходится учитывать и риск естественного разрушения внешних оболочек этих объектов, которое может произойти со временем. Еще в 2014 году старший научный сотрудник ИБРАЭ РАН Валерий Осминов рассказал «Беллоне», что в течение нескольких десятилетий вода может начать попадать к реакторам, что приведет к коррозии поверхностей ядерных энергетических установок.
«Поступление радионуклидов за пределы затопленных судов с ТРО можно ожидать в 2020–2030 годах, а интенсивный выход начнется в 2060–2080 годах и завершится в 2100–2150 годах. Следовательно, по необходимости поднимать их целесообразно не позднее 2030–50 годов», —цитирует выступление Валерия Осминова сайт организации «Беллона».
По его мнению, ситуация не является критической, поскольку «запаса прочности» хватит как минимум до 2200-х годов, но часть объектов следует поднять уже в ближайшее время. К ним, в первую очередь, относятся К-27 и К-159.
Необходимость решить вопрос с поднятием или консервацией части объектов, по данным «Беллоны», поддержали в Минобороны, Минприроды, МЧС и ГК «Росатом», но какое ведомство должно отвечать за реализацию проекта, до сих пор не ясно.
Еще одна проблема заключается в том, что такая процедура, во-первых, технически сложна и подразумевает привлечение особого грузового крана (использовался, в том числе, для подъема АПЛ «Курск») — в России такой техники в настоящий момент нет, — или специальной буксировочной системы.
А во-вторых, сам процесс подъема сопряжен с рисками утечки радиоактивных веществ.
«Сегодня нет единого общепринятого мнения о том, что же надо делать с затопленными объектами: поднимать и утилизировать, консервировать на дне или оставить всё, как есть? Нет и общего представления о масштабе средств и времени, необходимых для ее решения тем или иным способом», — подчеркивал тогда Валерий Осминов.
Атом_7
Научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» во время экспедиции в Карском море
Фото: ocean.ru
Тем не менее в случае с К-27 как представители официальных ведомств, так и экологи сходятся на том, что лодку придется поднимать. В какой-то момент предполагалось, что принять участие в подъеме К-27 могут компании, работающие в Карском море. В том числе, американская Exxon Mobil (разрабатывала участки в партнерстве с компанией «Роснефть»). Но в 2018 году Exxon объявил, что вынужден выйти из участия в совместных проектах с российской нефтегазовой компанией из-за действия американских санкций.
В 2017 году российские ученые сообщили, что разработали чертежи несамоходного судна катамаранного типа, которое могло бы быть использовано в подобных операциях. Об этом ТАСС рассказал начальник отдела научно-исследовательских разработок ядерной и радиационной безопасности «Крыловского государственного научного центра» Сергей Малышев. Работы велись в рамках государственной программы развития Арктической зоны РФ и на тот момент дальнейшая судьба их была неясна.
«В случае если мероприятия по созданию технических средств будут восстановлены в программе развития Арктической зоны, возможны следующие сроковые показатели: …2022-й год — поднимается самый важный для нас объект АПЛ К-27», — цитирует его слова агентство.
Это — один из наиболее оптимистичных прогнозов, рассчитанный на то, что ученые смогут продолжать свою работу. Но даже в этом случае может оказаться слишком поздно. Как отмечают в «Беллоне», единственный в России пункт выгрузки отработанного ядерного топлива из подлодок, использующих в качестве теплоносителя жидкий металл, расположена на базе ВМФ РФ в Гремихе.
Его планируется ликвидировать к 2020 году.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Случайный взрыв дает новое измерение самой глубокой точки океана
Слабый хлопок прерывает звук разбивающихся волн — первый намек на то, что что-то не так.
Сидя на борту R.V. Falkor в декабре 2014 года Дэвид Барклай услышал звук через наушники, подключенные к подводному микрофону на корпусе корабля. В его голове мелькнула пара научных приборов, погружающихся в воду под его ногами на пути к пропасти в Тихом океане, известной как Бездна Челленджера. Это место находится почти в семи милях ниже уровня волн — более чем на милю глубже, чем высота горы Эверест, — что делает его самой глубокой точкой океана.
Военный корабль ВМС Великобритании H.M.S. Челленджер отправился в плавание в 1872 году с первой экспедицией, организованной для изучения особенностей океана. Сбитый с курса корабль, изображенный здесь на раскрашенной вручную гравюре на дереве, оказался в огромном подводном каньоне, ныне известном как Марианская впадина.
Экипаж измерил глубину южной оконечности на уровне 8140 метров. Во время следующей экспедиции в 1950-х годах экипаж H.M.S. Челленджер II обнаружил еще более глубокую впадину в этой траншее, которая отмечала самую глубокую точку океана, получившую название Бездна Челленджера в честь пары кораблей.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Эти два инструмента были частью работы Барклая по созданию компактного и менее дорогого способа записи подводного звукового ландшафта, проекта, который он начал, будучи аспирантом Океанографического института Скриппса. Изучение морского шума может помочь ученым не только понять структуру океана, но и выделить определенные мелодии, исходящие от китов или подводных лодок.
Поездка инструментов туда и обратно для записи внутри Бездны Челленджера должна была занять около девяти часов. Но когда пришло время, из глубин вернулся только один выживший.
Послушайте рикошетные звуки взрыва
Разрушение стеклянного корпуса акустического инструмента вызвало звуковые волны, отражающиеся от поверхности океана и самых глубоких частей морского дна — все это было захвачено вторым подводным устройством.
Дэвид Барклай, Университет Далхаузи
Ползунок временной шкалы аудио: используйте клавиши со стрелками влево или вправо, чтобы уменьшить или увеличить значение ползунка.
Как позже понял Барклай, хлопок произошел от взрыва стеклянного корпуса одного инструмента, сферы шириной 15 дюймов, в которой находилась электроника. Хотя инструмент был уничтожен, Барклай и его коллеги в конце концов нашли полезные рефрены в какофонии краха. Команда использовала отраженные звуковые волны от взрыва, записанные уцелевшим устройством, чтобы рассчитать одно из самых точных измерений, когда-либо проводившихся в Глубине Челленджера.
Прошлые измерения в основном составляют от 10 900 до 10 950 метров, но новая оценка является одной из самых глубоких: колоссальные 10 983 метра или 36 033 фута.
HMS Challenger нес на борту множество научных приборов, некоторые из которых показаны здесь. Слева направо: фляга для воды для определения солености, зонд для сбора проб с морского дна, земснаряд для сбора проб морских обитателей, термометр для измерения глубоководной температуры и зонды для определения глубины воды.
Коллекция PJ / Alamy Stock Photo
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
В декабре 2014 года ученые развернули пару инструментов Deep Sound, которые должны были свободно падать под водой и записывать звуки морских глубин. Но после того, как оба инструмента опустились ниже 8000 футов, Deep Sound Mark III взорвался. Уцелевшее устройство Deep Sound Mark II, которое показано здесь во время развертывания, записало обрушение и его многочисленные эхо, когда звук отражался от поверхности и морского дна.
Фотография Дитера Беванса
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Ученым давно известно, что Бездна Челленджера является самой глубокой точкой океана, но они потратили десятилетия на то, чтобы точно определить, где и как глубоко находится ее самая глубокая точка.
«Нам нравится знать крайности планеты», — говорит автор исследования Скотт Лорангер, океанограф-акустик из Океанографического института Вудс-Хоул.
«Какая самая высокая гора? Какая самая сухая пустыня? Какой самый острый перец?» Такие усилия помогают расширить границы человеческих знаний, добавляет он. «По сути, это то, что пытается сделать каждый ученый».
Барклай, который в настоящее время является адъюнкт-профессором Университета Далхаузи в Новой Шотландии, описывает себя как «профессионального параноика» — естественная предрасположенность после карьеры, посвященной выбросу дорогого оборудования с кораблей. Эта паранойя приводит его к тщательной подготовке. Накануне каждого крупного развертывания он составляет список всего, что может пойти не так.
«Звучит немного садистски», — говорит он. «Но это действительно хорошее упражнение».
Перечисление возможных путей выхода из строя помогает Barclay избежать антропогенных катастроф, таких как забывание зарядить аккумулятор прибора или невозможность включить устройство. Однако всегда есть вещи, которые Барклай не контролирует.
Исследовать самые глубины нашей планеты нелегко. Мили воды над головой создают сокрушительное давление, которое давит в Бездне Челленджера на восемь тонн на квадратный дюйм, что примерно в тысячу раз превышает давление на поверхности.
В 1960 Швейцарский океанограф Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дон Уолш пилотировали батискаф ВМС США «Триест». Самоходное транспортное средство, показанное здесь подвешенным над волнами, использует заполненный бензином бак как часть контроля плавучести. Пара стала первыми двумя людьми, посетившими самую глубокую точку океана. Они измерили рекордную глубину 10 911 метров.
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Лишь несколько человек когда-либо посещали Бездну Челленджера. Первыми были швейцарский океанограф Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дон Уолш, которые спустились на борт подводного батискафа 9.0005 Trieste 23 января 1960 года. Когда Trieste приблизился к морскому дну, из-за резкого падения температуры плексигласовое окно треснуло, и в тесной кабине раздался громкий треск.
Но окно выдержало, и Пикар и Уолш благополучно прибыли в Бездну Челленджера, задержавшись на 20 минут, прежде чем всплыть.
Другие ученые отправляли в эту бездну дистанционно управляемые аппараты или измеряли большие глубины с поверхности с помощью гидролокатора. Два устройства Барклая были частью этой долгой истории исследований.
Пара была запрограммирована на погружение на определенную глубину и задержку, записывая океаническую симфонию перед возвращением на поверхность. Один из них, известный как Deep Sound Mark II, должен был спускаться на глубину 9000 метров. Другой, Deep Sound Mark III, предназначался для достижения дна океана. Но как только они исчезли из виду, было мало способов отследить их продвижение.
«Вы дергаете за веревку и отпускаете ее, и она исчезает», — говорит Барклай. «Вы его не видите. Вы не разговариваете с ним. Вы не знаете, что он делает все это время».
26 марта 2012 г. исследователь National Geographic at Large и кинорежиссер Джеймс Кэмерон успешно завершили первое одиночное погружение в Бездну Челленджера с использованием подводного аппарата, который он кодировал под названием DEEPSEA CHALLENGER.
Здесь показано начало пробного погружения на глубину 8000 метров. Во время экспедиции, которая проводилась в партнерстве с National Geographic, Кэмерон задокументировал свой опыт в высоком разрешении и собрал образцы для изучения.
Фотография Марка Тиссена, NatGeo Image Collection
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Всегда готовый, Барклай установил бортовой подводный микрофон корабля для записи на поверхности, время от времени подслушивая, чтобы понять, что происходит внизу. Вот тогда он и услышал хлопок. В тот вечер, все еще не зная, что произошло, он и команда в назначенный час выглянули на поверхность океана, чтобы найти инструменты. Они нашли только один покачивающийся в волнах.
Ученые подняли Deep Sound Mark II обратно на корабль и прослушали его запись. Тишину прорезал шум, какофония, созданная взрывом «Марка III» внизу. Барклай предполагает, что один из небольших керамических поплавков прибора мог выйти из строя, вызвав каскад разрушений.
Когда стекло прибора рухнуло под тяжестью пяти миль воды, оно высвободило воздушный карман, который колебался под давлением, прежде чем расколоться на пелену крошечных пузырьков. Звук от всей этой деятельности несся сквозь воду, отрываясь от поверхности и возвращаясь обратно в глубины океана, где его слушал Марк II.
«Сразу стало очевидно, что он пропал», — говорит Барклай об уничтоженном инструменте.
Прыгающие волныШесть лет спустя Лорангер сидел за своим столом, слушая эхо взрыва. Поскольку пандемия задержала полевые работы, он надеялся найти в записи что-то полезное. После первоначального хаотического набора звуков можно услышать несколько отчетливых эхо, каждое из которых немного тише предыдущего, пока не исчезнет в тишине.
«Я забыл нажать «стоп» и просто печатаю», — говорит Лорангер. Тут он услышал что-то странное. Примерно через 25 секунд после взрыва запись оборвалась. Эхо преодолело почти 25 миль, несколько раз прыгая между поверхностью и самой глубокой точкой океана.
«Святое дерьмо», — вспоминает он свои мысли. — Я совсем этого не ожидал.
Измерение звуковых волн — один из самых распространенных способов картирования морского дна, точно так же, как летучая мышь использует эхолокацию, чтобы видеть в темноте. В течение многих лет исследователи взрывали взрывчатые вещества на поверхности воды или рядом с ней, чтобы создать звук, отражающийся от дна. Совсем недавно ученые перешли к более контролируемым методам создания шума, таким как сжатый воздух, говорит Марк Рогнстад, эксперт по картированию морского дна из Гавайского института геофизики и планетологии, не входящий в исследовательскую группу.
Чем глубже вода, тем интенсивнее и ниже должен быть звук, чтобы достичь дна. Имплозия 2014 года предоставила именно этот источник интенсивного звука. По словам Рогнстада, разрушение стеклянных корпусов под давлением может быть довольно сильным. Он был частью экспедиции, финансируемой National Geographic, по поиску кораблей, затонувших во время битвы за Мидуэй во время Второй мировой войны, когда взрыв стеклянной сферы внутри дистанционно управляемого транспортного средства нанес ущерб.
«Мне описали это как взрыв динамитной шашки», — говорит он.
Интенсивность взрыва Mark III вызвала скачки ударных волн между поверхностью и морским дном, что было ключом к точному измерению командой. Используя акустические характеристики одного из эхо-сигналов в качестве шаблона, Лорангер и его коллеги определили время прихода начального громкого сигнала и каждого отражения. Затем исследователи смоделировали траектории различных звуковых волн, учитывая изменения скорости звука на разных глубинах, вызванные изменениями температуры, давления и солености.
Это привело их к окончательному расчету глубины Бездны Челленджера: 10 983 метра с погрешностью плюс-минус шесть метров.
Магия звука Различные методы дают разные значения глубины в Бездне Челленджера, и по мере развития технологий усилия по поиску самых больших глубин океана, несомненно, будут продолжаться. Тщательный анализ, опубликованный только в прошлом году, позволил определить глубину 10 935 метров на основе акустических измерений и измерений давления, собранных во время погружений Виктора Весково в подводном аппарате 9.
0005 Ограничивающий фактор . Следует ожидать некоторых различий между различными методами, поскольку каждый из них имеет свои собственные проблемы и неопределенности.
«Невозможно поставить линейку и точно измерить», — говорит Рошель Вигли, геолог из Университета Нью-Гемпшира, не входившая в исследовательскую группу. Она отмечает, что разница между двумя самыми последними значениями не так уж велика и составляет менее 0,5 процента.
Независимо от того, какова точная глубина Бездны Челленджера, частью очарования является охота и множество неизвестных чудес, которые могут быть обнаружены по пути. Имплозия сама по себе является примером случайного открытия, производящего данные, которые исследователи никогда не собирались собирать.
Запись также предлагает каждому возможность посетить место, которое мало кто когда-либо имел возможность посетить, говорит Барклай. Как и крик в Гранд-Каньон, чтобы услышать его эхо, запись — это «способ действительно оказаться в окопе», — говорит он.
«И это, я думаю, действительно волшебно».
Что касается плана Барклая по прослушиванию звуковых ландшафтов Бездны Челленджера, то он и его коллеги, наконец, достигли этой цели. В 2021 году они приземлили устройство в самой глубокой точке нашей планеты, записывая спокойные ритмы океана в течение четырех часов.
Что такое СОФАР?
Океан состоит из множества зон. Звук может проходить через зону на сотни, а иногда и тысячи миль. Загрузить инфографику | Инфографический текст
В разгар Второй мировой войны ученые проверили теорию о том, что
низкочастотный звук может распространяться на большие расстояния в глубоком океане. Они
развернули гидрофон со своего исследовательского судна, стоявшего на якоре у Вудс-Хоул, штат Массачусетс. Примерно в 900 милях отсюда другое судно спустило четырехфунтовую
взрывается на определенной глубине под поверхностью океана. После взрыва,
взрыв привел в движение импульсы звука, которые прошли 900 сотен миль
с одного корабля на другой.
Это почти расстояние от Вашингтона, округ Колумбия,
в Де-Мойн, Айова!
Впервые исследователи услышали то, что они назвали SOFAR , или SO und F ixing A nd R anging коробка передач. Как отмечают ученые, «конец передачи звукового канала был настолько резким, что даже самый неопытный наблюдатель не мог его не заметить».
Как работает SOFAR? Думайте об океане как о состоящем из различных зон или слоев — что-то вроде заправки для салата из масла и уксуса, прежде чем его взболтать — за исключением что слои океана возникают из-за различий в солености (солесодержании) и колебания температуры. Более соленая и более холодная вода находится под менее соленой, более теплой водой.
Из-за SOFAR звук, издаваемый на определенной глубине, отражается между этими
различные слои и могут путешествовать на сотни миль. Это вверх и вниз
искривление низкочастотных звуковых волн позволяет звуковым волнам распространяться
расстояния без существенной потери энергии сигнала.
Поместив
гидрофоны на оси звукового канала, исследователи могут записывать звуки
такие как крики китов, землетрясения и искусственный шум,
расстояния от гидрофонов. В некоторых случаях низкочастотные звуки могут
быть услышанным во всех океанских бассейнах.
Что такое СОФАР?
Эта инфографика иллюстрирует, как работает SOFAR. На нем изображен корабль с развернутым подводным гидрофоном, принимающий звуки далеких китов благодаря эффектам канала SOFAR.
SOFAR, или канал фиксации и определения дальности звука, представляет собой естественный океанский «канал», который позволяет звуку распространяться на большие расстояния.
Поиск ФактыПолучить
Социальные сетиПодробнее
ИнформацияЗнаете ли вы?
Киты настроились на канал SOFAR задолго до ученых. Как киты
мигрируют, они полагаются на SOFAR для связи на расстоянии сотен и даже тысяч миль.