Следующая золотая лихорадка будет в океане

Кроме того, азарт в исследованиях океана подогревается дискуссиями об ускоряющихся темпах глобального повышения средней температуры на Земле. Мировой океан — генератор климата. Он определяет динамику многих атмосферных явлений, так как его масса в 300 раз, а теплоемкость в 1000 раз больше аналогичных параметров атмосферы, и углекислого газа в нем растворено в 50 раз больше, чем в атмосфере.

О том, как ученые понимают картину происходящих в океане процессов, их взаимосвязей с климатом и деятельностью человека, об ожидаемом открытии Мирового океана как резервуара неосвоенных богатств, а также о российских научных и технологических проектах в океане мы поговорили с научным руководителем Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН академиком Робертом Нигматулиным.

— Роберт Искандерович, если отталкиваться исключительно от цифр, вклад человека в потепление климата кажется незначительным в сравнении с вкладом естественных природных сил. Но считается, что именно антропогенная эмиссия парниковых газов нарушает кругооборот в системе «Мировой океан — атмосфера»? Есть ли исчерпывающее понимание работы этого механизма?

— Начнем с того, что антропогенный фактор действительно является определяющим в изменении климата в масштабах нашего столетия. Эта гипотеза родилась еще в 80-е годы прошлого века и подтверждена очень убедительными математическими моделями, за которые в 2021 году несколько ученых получили Нобелевскую премию по физике. Должен был ее получить и академик Михаил Иванович Будыко, но он не дожил до этой награды.

Ключевой вклад нашей жизнедеятельности заключается в увеличении выбросов в атмосферу так называемых парниковых газов, в первую очередь углекислого газа и метана. Их содержание в атмосфере мало. В частности, концентрация углекислого газа увеличилась с 0,03 до 0,04 процента за последние 70‒100 лет. А ранее, последние миллион лет, она менялась от 0,02 до 0,03 процента с периодами около нескольких десятков тысяч лет. Казалось бы, количество углекислого газа и других парниковых газов ничтожно, но именно они поглощают инфракрасное переизлучение солнечной радиации поверхностью Земли и тем самым нагревают атмосферу. Увеличение концентрации парниковых газов повышает температуру воздуха, что провоцирует усиление испарения водяного пара с поверхности океана. А водяной пар также поглощает инфракрасное переизлучение и способствует дополнительному повышению температуры воздуха. Если бы углекислого газа в атмосфере не было, температура воздуха около поверхности была бы на 15 градусов ниже, чем сейчас, что, наверное, тоже было бы не очень комфортно.

Потепление за последние несколько десятков лет составляет всего два-три градуса. В северных широтах, в Арктике оно даже сильнее. Но это небольшое потепление увеличивает интенсивность аварийных дождей и снегопадов, потому что сколько испарилось, столько же падает обратно на Землю. Потепление в летние месяцы увеличивает тяжело переносимую жару и проблемы сельского хозяйства. В южных странах оно может провоцировать переселение народов на север. Потепление может повлиять на мутации микроорганизмов (вирусов и бактерий), что может увеличить вероятность пандемий.

Это яркий пример влияния малого параметра (концентрации парниковых газов, в первую очередь углекислого) на нашу жизнь. И сейчас всех интересует, продолжит ли расти концентрация углекислого газа так же интенсивно.

Во многом это зависит от нашей экономической деятельности, от того, как мы будем развивать свою энергетику и транспорт, основанные на сжигании углерода в угле, продуктов из нефти и газа. Это зависит и от поглощения углекислого газа зеленой массой (фитопланктоном в океане, лесами, лугами, пашней). Последнее сейчас обсуждается учеными, и единства здесь нет. Есть данные, пока не очень доказательные, что зеленая масса стала увеличиваться или, как говорят, Земля стала зеленеть и тем самым поглощать больше углекислого газа, чем это было до сих пор.

В истории Земли глобальный климат всегда менялся, но это происходило в масштабах десятков тысяч лет из-за астрономических факторов: из-за изменения оси вращения Земли и из-за изменения ее орбиты. Особенность нынешнего глобального изменения климата в том, что оно происходит в масштабах десятилетий. В этих масштабах нынешнее глобальное потепление выглядит как взрыв.

— В последнем докладе Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) для спасения планеты от глобального потепления рекомендуется вдвое сократить выбросы парниковых газов до 2030 года. Насколько оправданны эти цели?

— Это цели оправданны так же, как расчет «средней температуры по больнице». Их некорректно транслировать на все уголки нашей планеты, поскольку вклад в эмиссию парниковых газов разных стран очень неравномерен. Например, в России, так же как и в Канаде, баланс «поглощение — выработка углекислого газа» положительный.

Россия — страна с электроэнергетикой, основанной на газе, АЭС, ГЭС и малой доле угля. АЭС и ГЭС являются безуглеродными, а при сжигании газа выделение углекислого газа относительно выделенной энергии в 2,4 раза меньше, чем сжигание угля. Территория России покрыта лесами и пашней с самой большой площадью в мире.

Наша энергетика и транспорт выделяют около 1800 миллионов тонн СО2. Эт величина не вызывает сомнений. Что качается поглощения СО2 только лесами, то спутниковые данные американского NASA, Климатического института в Вашингтоне DC (США), Института космических исследований РАН, Всероссийского научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства свидетельствуют о том, что оно находится в диапазоне от 1900 до 4800 миллионов тонн.

Согласно этим данным, наши леса поглощают не только наши выбросы углекислого газа, но и выбросы других стран.

Но, к сожалению, российские эксперты из Росгидромета приняли поглотительную способность наших лесов, равную 600 миллионов тонн, то есть в несколько раз меньше вышеприведенных данных от авторитетных и не ангажированных в нашу пользу источников.

Поэтому таким дорогостоящим мероприятием, как перестройка энергетики на возобновляемые источники, должны в первую очередь заниматься Европа и Китай, сжигающие много каменного угля, который на единицу мощности выделяет в 2,2 раза больше углекислого газа, чем газовое топливо, причем эти страны не имеют большой поглотительной способности.

— Правильно ли я понимаю, что у России должны быть свои, более мягкие ориентиры по сокращению выбросов СО2?

— Да Россию вообще не должно это волновать, так как мы не загрязняем планету, а наоборот, еще и помогаем ее очищать от углекислого газа, который вырабатывается в других странах. Нам нужно развивать технологии альтернативной энергетики, чтобы просто владеть ими, чтобы быть в тренде, но это точно не первостепенная для нас задача.

Кроме того, нужно понимать, что и солнечные батареи, и ветроэнергетика не такие уж чистые, потому что имеют специфические покрытия и их нужно особым образом утилизировать, на что тоже тратится энергия. Это еще надо изучать — при каком уровне развития солнечной и ветроэнергетики, при каких сроках службы батарей и ветрогенераторов эта экономия энергии действительно будет иметь смысл.

— Периодически в научных изданиях появляются статьи о том, что уже к концу этого столетия из-за таяния гренландского ледника в циркуляции Атлантического океана наступит переломный момент, что, в свою очередь, приведет к коллапсу Гольфстрима. Насколько надежны такие оценки?

— Далеко не все специалисты разделяют это опасение. Наши экспедиции на 60-й градус широты между Гренландией и Шотландией не выявили тренда в расходе Гольфстрима. Естественно, мы отмечаем какие-то колебания в его течении — и годовые, и проявляющиеся на продолжении многих лет, — но оснований для паники нет. Подобного рода «сенсации» основаны на том, что в последние годы берут в расчет минимальные расходы воды и сравнивают их с максимальными за прошлые годы. Кроме того, нужно понимать, что объемы воды — приносимой Гольфстримом и образуемой в результате таянья гренландских ледников и льда Северного Ледовитого океана — несопоставимы.

— Еще одна интересная тема последних месяцев — о подготовке в Норвегии законодательной базы для глубоководной добычи полезных ископаемых. Как вы оцениваете эту идею? Каковы ее экологические и технологические риски?

— В целом оцениваю положительно и даже считаю, что в будущем глубоководная добыча полезных ископаемых станет привычным делом для ряда государств, в том числе для России. На суше, которая занимает всего 28 процентов площади Земли, запасы некоторых полезных ископаемых исчерпываются, так что придется их искать в океане. Известно, что там есть нефть, газ, кобальт, уран, редкоземельные металлы, да и большие рыбные запасы, миллионы тонн криля. Под толщей воды должно быть все то же, что и на суше, хотя извлекать эти ресурсы оттуда будет сложнее — по большому счету это еще никто не умеет делать. Норвежцы правильно ставят вопрос: сейчас все идет к тому, что будет нарастать международная конкуренция за освоение глубоководных зон. Предполагается, что отдельные участки будут закрепляться за теми странами, которые их тщательно исследовали и показали, что обладают технологиями добычи ресурсов на глубине, которые не нанесут серьезного экологического ущерба экосистеме океана.

Кроме того, наметился прогресс в технологии добычи урана из вод океана. Там его в несколько раз больше, чем в рудах. Это позволит по-новому посмотреть на перспективы АЭС.

— Какие районы Мирового океана входят в сферу интересов России и есть ли у нас технологические возможности для их освоения?

— Сорок-пятьдесят лет тому назад мы работали во всех океанах. После 1990-х годов затраты на наши исследования в несколько раз сократились, и, соответственно, в несколько раз сократилась интенсивность экспедиционных исследований.

В будущем глубоководная добыча полезных ископаемых в океане — кобальта, урана, редкоземельных металлов — станет привычным делом для ряда государств, в том числе для России. Технологии для их извлечения будут разработаны в течение двух-трех десятилетий

Институт океанологии РАН в основном работает в Атлантическом океане, Арктике, иногда в Южном океане (около Антарктиды) и во внутренних морях (Балтийское, Белое, Черное, Азовское и Каспийское). Тихоокеанский институт океанологи Дальневосточного отделениями РАН работает в морях Тихого океана и в Восточной Арктике.

Еще в 1980-е годы ученые нашего Института океанологии с помощью подводных аппаратов обнаружили и исследовали в Атлантике на глубинах около 4000 метров «черные курильщики» — истечения сверхкритического «кипятка» с температурой около 400 градусов Цельсия. Вокруг них были обнаружена новые растения и креветки, жизнь которых основана не на фотосинтезе, связанным с солнечной радиацией, а на так называемом хемосинтезе от тепла истекающей горячей воды.

Позднее на дне были обнаружены глубинные породы мантии из полиметаллических сульфидов, которые нужны для современной промышленности, в частности для производства полупроводниковых материалов.

Каждый год мы ходим в Карское море (западнее Новой Земли), куда впадают Обь и Енисей и где развивается добыча газа.

— Есть ли у нас отвечающие современным задачам технологии для изучения глубоководных зон?

— У нас есть два легендарных батискафа — «Мир-1» и «Мир-2», которые десятки раз опускались на дно Атлантического океана, к месту крушения Титаника; на дно Северного полюса, что до сих пор никто не повторил, на дно озера Байкал, Женевского озера и так далее. Они до сих пор рабочие, с их помощью можно исследовать всю территорию Мирового океана. Но сейчас эти аппараты не используются, они находятся в Калининграде — один в музее, другой стоит в ангаре. Есть задумка вернуть их в плаванье — для этого сначала придется их полностью перебрать по деталям и подготовить для них команду. Это обойдется примерно в 15 миллионов долларов, которых, к сожалению, пока нет в нашем бюджете.

Сейчас, на старте гонки за признание прав на ведение экономической деятельности в отдельных районах международных вод, которые потенциально богаты полезными ископаемыми и пищевыми ресурсами, эти аппараты будут просто необходимы. Несмотря на то что они построены еще в 1980-е годы, по общему признанию и российских, и зарубежных специалистов, у них самая удачная конструкция среди глубоководных обитаемых аппаратов.

Что касается экологически безопасных технологий извлечения руд со дна океана, то они в течение двух-трех десятилетий будут разработаны.

— Каков на сегодня состав научного флота России и какие задачи он способен решать?

— В нашей обойме находится три крупных и три средних судна. Среди крупных — «Академик Мстислав Келдыш», которое работает в районах шельфа Северного Ледовитого океана; «Академик Николай Страхов», недавно вернувшийся из Северной Атлантики; и «Академик Борис Петров», который исследует разные районы Мирового океана, включая Арктику и Антарктику. На них установлено современное дорогостоящее оборудование, способное проводить заборы воды и грунта с глубины свыше 6000 метров. Они выходят примерно раз в год в экспедиции продолжительностью месяц и более, замеряют различные параметры в толще воды и на глубине, фиксируют изменение таксономического состава региональной фауны и флоры, следствием чего могут быть функциональные перестройки в экосистеме морей: изменения содержания в воде углекислого газа и кислорода, направления течений, — чтобы потом уметь прогнозировать изменения ключевых характеристик океана.

Содержание этих кораблей обходится очень дорого. Их регулярно ремонтируют — а это сотни миллионов рублей. Везде в мире такого рода научные экспедиции всегда ведутся совместно с туристическими фирмами. Но сами ученые этим не занимаются, просто суда сдаются турфирмам в аренду. До недавнего времени и мы так поступали, это было неплохим финансовым подспорьем для института, но потом нам запретили это делать. Один из вице-премьеров, который лоббировал и принимал это решение, сейчас уже уехал из России и живет за границей, но для нас ничего не изменилось. И эксплуатируем, и изыскиваем средства на эксплуатацию научно-исследовательских судов собственными силами.

— На судоверфи «Звезда» идет строительство еще двух научно-исследовательских судов для Арктики. Их должны сдать уже в текущем году. Что это за корабли, под какие задачи они создаются?

— Эти суда по определению строятся для науки, но на сегодняшнем этапе ученые к этим проектам практически не имеют отношения, Министерство науки и высшего образования полностью взяло их в свои руки. Нам известно только, что это довольно дорогие заказы — на 28 миллиардов рублей. Хотя, по нашим оценкам, они могут быть построены за 14 млрд рублей.

— Какие открытия за несколько столетий изучения Мирового океана вы бы назвали наиболее значимыми для науки?

— Открытие жизни на большой глубине, в том числе в Марианской впадине, где, как считалось ранее, по законам физики жизни быть не должно. Буквально до середины 1950-х годов ученые были уверены, что глубже, чем на один километр, ничего живого быть в принципе не может. Но потом оказалось, что это не так. В экспедициях под руководством академика Михаила Владимировича Флинта в Карское море обнаружена биологическая бедность на западе от Новой Земли в отличие от ее востока, где находится Баренцево море. Выяснилось, что это связано с опреснением морской воды пресной водой из Оби и Енисея. Опресненные воды легче морской воды, и поэтому они покрывают поверхность моря. За короткое время после таяния льда биогенные элементы не могут подняться из глубины и перемешаться с опресненным верхним слоем, находящимся под действием солнечной радиации. А для развития фитопланктона необходима солнечная радиация и биогенные элементы, которых в верхних слоях очень мало. Поэтому фитопланктон развивается на некоторой глубине, где есть биогенные элементы, но не так интенсивно, так как там ослаблена солнечная радиация. Мало фитопланктона — мало питающегося им зоопланктона, а значит, мало рыбы. Таким образом, биологическая бедность Карского моря не связана с производственной деятельностью там, а является природным фактором.