Las temperaturas en la estación Vostok en la Antártida ahora son más frías que en el Polo Norte, aunque se sabe que el hemisferio sur está en pleno verano. El frío feroz, el viento y las ventiscas se convierten en la prueba más difícil para los científicos de la Universidad de Minería de San Petersburgo y la AANII. Sin embargo, tienen la intención de llevar a cabo todos los experimentos originalmente planeados. Incluyendo la obtención de núcleos de nieve de los horizontes superiores del glaciar, que cubre casi todo el continente y alcanza una altura de unos tres kilómetros y medio sobre el nivel del mar en la región de Vostok.
“Según los núcleos de nieve extraídos, se lleva a cabo la reconstrucción del clima de los últimos 2000 años. Esto es necesario para comprender qué cambios se han producido en la atmósfera terrestre durante este tiempo y qué consecuencias han tenido. Con base en estos datos, puede hacer un pronóstico para el futuro. Hace diez días se colocó un nuevo pozo poco profundo VK-23. Por el momento, la cara se encuentra a una profundidad de 22,5 metros. El hundimiento por viaje es de medio metro con extracción de núcleo para su posterior estudio por parte de los glaciólogos de la AANII”, explicó Alexey Bolshunov, jefe del grupo científico de la Universidad de Minería de San Petersburgo.
Al estudiar muestras de nieve, los científicos del Instituto de Investigación Ártica y Antártica miden la conductividad eléctrica del núcleo e identifican marcadores de edad absoluta: capas que contienen los productos de grandes erupciones volcánicas. Por ejemplo, el peruano Winaputina, que en 1600 arrojó tanta ceniza a la atmósfera que desencadenó la llamada Pequeña Edad de Hielo, que provocó una gran hambruna en Rusia y varios países más. Estudios complementarios permiten construir un perfil detallado de densidad consolidada del espesor de la nieve desde la superficie hasta la profundidad del sondeo, medir la composición isotópica y mejorar la metodología de las reconstrucciones paleoclimáticas.
"La Antártida es un tesoro de información climática de incalculable valor. A partir de muestras de testigos de las profundidades del glaciar, obtenemos datos sobre el cambio climático cientos de miles de años antes de Cristo. Al mismo tiempo, los estudios de las capas superiores de la nieve son cruciales para comprender el cambio climático aún más reciente. Nos permiten hablar con gran precisión de las transformaciones que han tenido lugar en los últimos siglos", afirma el director de la AARI, Alexander Makarov.
Los expertos del instituto descubrieron, por ejemplo, que durante dos mil años, hasta principios del siglo XIX, se produjo un ligero enfriamiento en la región oriental y una disminución de las tasas de acumulación de nieve. Pero en los últimos 200 años, la situación ha cambiado: tanto la tasa de acumulación de nieve como la temperatura han aumentado. La tasa de cambio en la estación meteorológica de Vostok fue de 1,6 grados cada cien años.
"Si se comparan con los paleodatos de los núcleos de hielo, no puede afirmarse que las temperaturas actuales superen la variabilidad natural. Al mismo tiempo, la tasa media de acumulación de nieve en el último medio siglo ha sido la más alta de los últimos 2 200 años", especificó Alexander Makarov.
En cuanto a la temperatura "aquí y ahora", hace quince días, cuando los exploradores polares llegaron a Vostok, rondaba los 30-32° C bajo cero durante el día. Pero ahora ha bajado a -40° C, lo que, por supuesto, dificultó la perforación del pozo poco profundo VK-23. Por ello, el panel de control empezó a congelarse y ahora hay que llevarlo periódicamente a las salas más cálidas de la estación para descongelarlo.
"Las temperaturas bajarán aún más en febrero; el año pasado salimos de la estación con una temperatura de -45°-50° C. No es una sensación agradable: al cabo de un minuto al aire libre se nos pegan las pestañas, la barba se nos cubre de carámbanos por el aire caliente que exhalamos, se nos pega a la ropa. El metal también se comporta de forma diferente, pierde su resistencia. Mi experiencia en pozos de petróleo y gas demuestra que a -45 °C, el trabajo en la plataforma se detiene temporalmente debido al alto riesgo de avería de la torre de perforación, la perforación y los equipos auxiliares. Lo mismo se aplica a toda la maquinaria. Por eso, según lo previsto, tenemos que abandonar Vostok a finales de la primera década de febrero, aunque, por supuesto, a todos nos gustaría prolongar un poco la temporada, para poder continuar nuestra exploración. Volveremos a la estación costera Progress en trineo oruga, lo que, por desgracia, lleva mucho tiempo: entre 10 y 14 días, frente a los tres días de viaje en vehículo todoterreno Burlak", explica Viacheslav Kadochnikov, ingeniero jefe de la Universidad de Minería.
La perforación del pozo profundo 5G-5 (su quinto pozo) se realiza bajo techo, es decir, en condiciones algo más cómodas. Pero la tarea que enfrentan los científicos es increíblemente difícil: obtener núcleos de hielo de horizontes que los expertos occidentales nunca han alcanzado, su récord es de 2800 metros. Los exploradores polares rusos han extraído el primer núcleo de esta temporada a una profundidad de 3437 metros. Su longitud era de 160 centímetros. Esto es menos que los cilindros que se levantaron el año pasado, pero hay una explicación completamente lógica para esto. El hundimiento cayó debido a los cambios en el régimen de temperatura del glaciar y las peculiaridades de la formación de cristales de hielo antiguos a tan grandes profundidades.
“Actualmente, la cara se encuentra a más de 3 490 metros de profundidad. La longitud del último núcleo extraído hasta el momento es de 140 centímetros. Con cada décimo de metro, se vuelve más difícil perforar, la penetración cae, los filtros se obstruyen. Es difícil trabajar, pero en el proceso de perforación de un pozo de hielo profundo, obtenemos una experiencia única, que es la base para mejorar las tecnologías especializadas y desarrollar equipos y herramientas aún más eficientes. Hoy, ya se están preparando para su lanzamiento varias patentes para una nueva herramienta de perforación”, dijo Danil Serbin, ingeniero de minas, ingeniero principal.
Si volvemos a un pozo poco profundo, entonces es necesario no solo obtener núcleos de nieve, sino también muestras de lodo de hielo que se produce al perforar los horizontes superiores. El hecho es que si no se quita de la cara a tiempo, esto puede afectar negativamente el funcionamiento del equipo. Por lo tanto, una de las tareas aplicadas más urgentes a las que se enfrentan los científicos es aumentar la eficiencia del proceso de transporte de lodos.
Lo resuelve Dmitry Vasiliev, un estudiante graduado de una universidad de San Petersburgo, quien, junto con colegas, realiza investigaciones relacionadas con el uso de aire comprimido como agente de limpieza. Los científicos de la Universidad de Minería desarrollaron un soporte especial para estas encuestas y lo fabricaron en sus talleres educativos y experimentales. Por supuesto, todos los experimentos se llevan a cabo estrictamente en su tiempo libre desde el trabajo principal en el complejo de perforación.
“Actualmente, estamos examinando muestras de lodo de hielo tomadas del pozo VK-23. Utilizando un juego de tamices de laboratorio, realizamos su análisis granulométrico, y también determinamos el diámetro y volumen equivalente de las partículas de hielo mediante fotografías microscópicas. Paralelamente, para lodos de hielo de diferentes horizontes de ocurrencia, determinamos la velocidad de vuelo ascendente, es decir, la velocidad del flujo ascendente, en el que la partícula ocupa una posición equilibrada, sin elevarse ni caer. Esta característica es fundamental al diseñar sistemas de perforación con aire”, dijo Dmitry Vasiliev.
También aclaró que esta temporada, los exploradores polares están realizando experimentos para estudiar el proceso de atrapar limo de hielo utilizando nuevos filtros de ciclones. Ahora, en las herramientas de perforación, incluida la herramienta KEMS-132, que se utiliza para la perforación profunda en la estación Vostok, se utilizan filtros de malla para estos fines. Sin embargo, tienen una serie de inconvenientes graves. Los científicos de la Universidad de Minería han desarrollado un nuevo concepto basado en el principio de purificación de aire ciclónico. Con base en los resultados de los trabajos de investigación realizados en esta temporada, se planea justificar su introducción en el proceso tecnológico de perforación del espesor del glaciar nevado.
Vyacheslav Shadrin, estudiante de posgrado de la Universidad de Minería, “recuerda” otra innovación. Se encuentra en la etapa final de montaje de un banco experimental para estudiar el proceso de destrucción del hielo por un método rotatorio alternativo, que se basa en una herramienta de perforación balanceada dinámicamente (DUBS), desarrollada por el profesor de la universidad técnica más antigua de Rusia, Eduard Zagrivny.
“Por el momento, se ha ensamblado la estructura de soporte del stand, se ha completado la instalación e integración de su sistema de suministro de energía en el complejo de perforación 5G-5 y se ha escrito el código del programa del algoritmo. Día a día comenzarán los experimentos en los que, tras una jornada laboral de 8 horas, en su tiempo libre, mis compañeros me ayudan. Danil Serbin y Vyacheslav Kadochnikov diseñaron y fabricaron una broca tipo diente de sierra, y Alexey Bolshunov y Sergey Ignatiev, una broca tipo cepillo. Durante los experimentos, se probará la eficiencia de la ruptura de hielo recíproca, así como varios tipos de herramientas para cortar rocas que no se han utilizado en el campo hasta ahora”, explicó Vyacheslav Shadrin.
Todos estos desarrollos tendrán demanda en el futuro, en el proceso de la próxima, ya la tercera penetración en el lago subglacial Vostok. Se encuentra a una profundidad de más de 3700 metros debajo de la estación y durante mucho tiempo ha estado aislado de la atmósfera terrestre. Los científicos de la Universidad de Minería y de la AARI en dos ocasiones, en 2012 y 2015, ingresaron y tomaron muestras únicas de agua relicta. En ambos casos, como se predijo, el agua subió al pozo, varios cientos de metros de altura, después de lo cual se congeló.
Para que los científicos rusos repitan su propio logro y lo superen, por ejemplo, para obtener muestras de sedimentos del fondo del lago o datos sobre la influencia de los fenómenos profundos que ocurren en las profundidades de la Antártida en la magnetosfera del planeta, es necesario construir un nuevo complejo de perforación (el existente ya está obsoleto, tanto moral como físicamente). Todas las innovaciones en las que están trabajando actualmente los exploradores polares se convertirán en su base tecnológica.
