کاوشگران قطبی پترزبورگ، علیرغم یخبندان های چهل درجه، به انجام تحقیقات منحصر به فرد در قطب جنوب ادامه می دهند

دمای هوا در ایستگاه وستوک در قطب جنوب اکنون کمتر از قطب شمال است، اگرچه در نیمکره جنوبی، همانطور که می دانید، اوج تابستان است. سرمای شدید، باد و کولاک سخت ترین آزمایش برای دانشمندان دانشگاه معدن سنت پترزبورگ و AARI است. با این حال، آنها قصد دارند تمام آزمایش هایی را که در ابتدا برنامه ریزی شده بود، انجام دهند. از جمله به دست آوردن هسته های برفی از افق های بالای یخچال که تقریباً کل قاره را در بر می گیرد و در منطقه وستوک به ارتفاع حدود سه و نیم کیلومتر از سطح دریا می رسد.

با توجه به هسته های برفی استخراج شده، بازسازی آب و هوا در 2000 سال گذشته انجام شده است. این امر برای درک این امر ضروری است که بدانیم در این مدت چه تغییراتی در جو زمین رخ داده است و به چه پیامدهایی منجر شده است. بر اساس این داده ها می توانید پیش بینی آینده را داشته باشید. ده روز پیش یک چاه کم عمق جدید VK-23 گذاشته شد. در حال حاضر صورت در عمق 22.5 متری قرار دارد. الکسی بولشونوف، رئیس حزب علمی دانشگاه معدن سنت پترزبورگ، توضیح داد که غرق شدن در هر سفر نیم متر با استخراج هسته برای مطالعه بیشتر توسط یخ‌شناسان AANII است.

در فرآیند مطالعه نمونه‌های ذخایر برف، دانشمندان مؤسسه تحقیقاتی قطب شمال و قطب جنوب هدایت الکتریکی هسته را اندازه‌گیری می‌کنند و نشانگرهای سن مطلق را شناسایی می‌کنند: لایه‌های حاوی محصولات فوران‌های آتشفشانی بزرگ. به عنوان مثال، Huaynaputina پرو که در سال 1600 آنقدر خاکستر در جو پرتاب کرد که باعث به اصطلاح عصر یخبندان کوچک شد که باعث قحطی بزرگ در روسیه و چندین کشور دیگر شد. مطالعات بیشتر این امکان را فراهم می‌کند که یک پروفایل چگالی ترکیبی دقیق از لایه‌های برفی از سطح تا عمق گمانه، اندازه‌گیری ترکیب ایزوتوپی و بهبود روش بازسازی‌های paleoclimatic ایجاد شود.

قطب جنوب گنجینه ای از اطلاعات اقلیمی ارزشمند است. بر اساس نمونه‌های هسته‌ای از اعماق یخچال‌های طبیعی، داده‌هایی در مورد تغییرات آب و هوایی صدها هزار سال قبل از دوران ما به دست می‌آوریم. در عین حال، مطالعات لایه های بالایی برف برای درک جدیدترین تغییرات آب و هوایی بسیار مهم است. الکساندر ماکاروف، مدیر AARI خاطرنشان می کند: آنها به ما اجازه می دهند با دقت زیادی در مورد دگرگونی هایی که در قرن های گذشته رخ داده است صحبت کنیم.

به عنوان مثال، کارشناسان موسسه دریافتند که به مدت دو هزار سال تا آغاز قرن نوزدهم، خنک شدن جزئی و کاهش سرعت تجمع برف در منطقه وستوک مشاهده شد. اما در طول 200 سال گذشته، وضعیت تغییر کرده است - هم میزان تجمع برف و هم دما افزایش یافته است. میزان تغییر آن در ایستگاه هواشناسی وستوک 1.6 درجه در هر صد سال بود.

وقتی با پالئوداتای هسته‌های یخ مقایسه می‌شود، نمی‌توان استدلال کرد که دمای فعلی فراتر از محدودیت‌های تنوع طبیعی است. الکساندر ماکاروف گفت: در عین حال، میانگین میزان تجمع برف در نیم قرن گذشته بالاترین میزان در 2200 سال گذشته بوده است.

در مورد دمای هوا "اینجا و اکنون"، دو هفته پیش، زمانی که کاوشگران قطبی به شرق رسیدند، در طول روز در منفی 30 درجه -32 درجه سانتیگراد بود. اما اکنون به -40 درجه کاهش یافته است که البته حفاری چاه کم عمق VK-23 را پیچیده کرده است. در ارتباط با این موضوع، کنترل پنل شروع به یخ زدن کرد و اکنون باید به طور منظم برای یخ زدایی به اتاق های گرم ایستگاه برده شود.

"در ماه فوریه ، دما حتی بیشتر کاهش می یابد ، سال گذشته ما شرق را در منفی 45 درجه -50 درجه سانتیگراد ترک کردیم. این احساسات خوشایند نیستند: پس از یک دقیقه حضور در هوای آزاد، مژه ها به هم می چسبند، ریش با یخ های هوای گرمی که بازدم می کنیم پوشیده می شود و به لباس ها می چسبد. فلز نیز رفتار متفاوتی دارد، قدرت خود را از دست می دهد. تجربه من از کار بر روی چاه های نفت و گاز نشان می دهد که در دمای 45- درجه سانتیگراد، کار بر روی دکل به طور موقت متوقف می شود، به دلیل خطر بالای شکستگی دریک، حفاری و تجهیزات کمکی. همین امر در مورد هر فناوری نیز صدق می کند. بنابراین، طبق برنامه ریزی، در پایان ده روز اول بهمن ماه باید شرق را ترک کنیم، البته همه ما دوست داریم برای ادامه تحقیقات، فصل را کمی تمدید کنیم. ما با یک سفر سورتمه-کاترپیلار به ایستگاه ساحلی Progress باز خواهیم گشت، که متأسفانه زمان بسیار زیادی طول می کشد - 10-14 روز در مقابل سه روز سفر با وسایل نقلیه تمام زمینی بورلاک، "ویاچسلاو کادوچنیکوف، مهندس برجسته دانشگاه معدن، برداشت های خود را به اشتراک گذاشت.

حفاری چاه عمیق 5G-5 (پنجمین چاه آن) در داخل خانه انجام می شود، یعنی در شرایط تا حدودی راحت تر. اما وظیفه ای که دانشمندان با آن روبرو هستند فوق العاده دشوار است - برای بدست آوردن هسته های یخی از افق هایی که کارشناسان غربی هرگز به آنها نرسیده اند، رکورد آنها 2800 متر است. کاوشگران قطبی روسی اولین هسته این فصل را از عمق 3437 متری استخراج کردند. طول آن 160 سانتی متر بود. این کمتر از سیلندرهایی است که در سال گذشته مطرح شد، اما یک توضیح کاملاً منطقی برای این موضوع وجود دارد. غرق شدن به دلیل تغییر در رژیم دمای یخچال و ویژگی های تشکیل بلورهای یخ باستانی در چنین اعماق زیاد سقوط کرد.

در حال حاضر، صورت در عمق بیش از 3490 متر قرار دارد. طول آخرین هسته استخراج شده تاکنون 140 سانتی متر است. با هر دهم متر، سوراخ کردن سخت تر می شود، نفوذ افت می کند، فیلترها مسدود می شوند. کار سخت است، اما در فرآیند حفاری یک چاه یخ عمیق، تجربه منحصر به فردی به دست می آوریم که مبنایی برای بهبود فناوری های تخصصی و توسعه تجهیزات و ابزارهای کارآمدتر است. امروز، چندین پتنت برای یک ابزار حفاری جدید در حال آماده سازی برای انتشار است.

اگر به یک چاه کم عمق برگردیم، نه تنها باید هسته های برفی را به دست آوریم، بلکه نمونه هایی از لجن یخی که هنگام حفاری افق های بالایی ایجاد می شود نیز لازم است. واقعیت این است که اگر به موقع از روی صورت برداشته نشود، این می تواند بر عملکرد تجهیزات تأثیر منفی بگذارد. بنابراین، یکی از فوری ترین وظایف کاربردی پیش روی دانشمندان افزایش کارایی فرآیند انتقال لجن است.

این مشکل توسط دیمیتری واسیلیف، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه سنت پترزبورگ، که به همراه همکارانش، تحقیقاتی را در مورد استفاده از هوای فشرده به عنوان یک عامل پاک کننده انجام می دهد، حل می کند. استند مخصوص این نظرسنجی ها توسط دانشمندان دانشگاه معدن ساخته و در کارگاه های آموزشی و تجربی آن ساخته شده است. البته، تمام آزمایشات به شدت در زمان آزاد خود از کار اصلی در مجتمع حفاری انجام می شود.

در حال حاضر، ما در حال بررسی نمونه‌هایی از لجن یخ گرفته‌شده از چاه VK-23 هستیم. با استفاده از مجموعه ای از غربال های آزمایشگاهی، آنالیز گرانولومتری آن را انجام می دهیم و همچنین قطر و حجم ذرات یخ معادل را با استفاده از عکس های میکروسکوپی تعیین می کنیم. به موازات آن، برای لجن یخ از افق‌های وقوع مختلف، سرعت اوج‌گیری را تعیین می‌کنیم، یعنی سرعت جریان رو به بالا، که در آن ذره بدون بالا آمدن و بدون سقوط به سمت پایین، موقعیت متعادلی را اشغال می‌کند. دیمیتری واسیلیف گفت: این ویژگی هنگام طراحی سیستم‌های حفاری هوا اساسی است.

وی همچنین تصریح کرد که در این فصل، کاوشگران قطبی در حال انجام آزمایشاتی برای بررسی روند به دام انداختن لجن یخ با استفاده از فیلترهای سیکلون جدید هستند. اکنون در ابزارهای حفاری از جمله ابزار KEMS-132 که برای حفاری عمیق در ایستگاه وستوک استفاده می شود، از فیلترهای توری برای این منظور استفاده می شود. با این حال، آنها یک سری اشکالات جدی دارند. دانشمندان دانشگاه معدن مفهوم جدیدی را بر اساس اصل تصفیه هوای سیکلون توسعه داده اند. بر اساس نتایج کار تحقیقاتی انجام شده در این فصل، برنامه ریزی شده است تا معرفی آن به فرآیند تکنولوژیکی حفاری ضخامت برفی یخچال طبیعی توجیه شود.

ویاچسلاو شادرین، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه معدن، نوآوری دیگری را به ذهن می آورد. این در مرحله نهایی مونتاژ یک پایه آزمایشی برای مطالعه روند تخریب یخ به روش رفت و برگشتی - چرخشی است که مبتنی بر ابزار حفاری متعادل پویا (DUBS) است که توسط استاد قدیمی‌ترین دانشگاه فنی روسیه، ادوارد ساخته شده است.

در حال حاضر، ساختار پشتیبان غرفه مونتاژ شده، نصب و ادغام سیستم تغذیه آن در مجتمع حفاری 5G-5 تکمیل شده و کد الگوریتم-برنامه نوشته شده است. روز به روز آزمایش هایی شروع می شود که در آن بعد از یک شیفت کاری 8 ساعته در اوقات فراغت همکارانم به من کمک می کنند. دانیل سربین و ویاچسلاو کادوچنیکوف یک مته از نوع دندانه اره را طراحی و تولید کردند و آلکسی بولشونوف و سرگئی ایگناتیف - یک مته از نوع برس. ویاچسلاو شادرین توضیح داد که در طول آزمایش‌ها، کارایی یخ‌شکن متقابل و همچنین انواع ابزارهای سنگ‌تراشی که تاکنون در این زمینه مورد استفاده قرار نگرفته‌اند، آزمایش خواهد شد.

همه این پیشرفت ها در آینده مورد تقاضا خواهند بود، در فرآیند نفوذ بعدی، در حال حاضر سومین به دریاچه زیر یخچالی وستوک. در عمق بیش از 3700 متری زیر ایستگاه قرار دارد و مدت هاست که از جو زمین جدا شده است. دانشمندان دانشگاه معدن و AARI دو بار در سال‌های 2012 و 2015 وارد آن شدند و نمونه‌های منحصربه‌فردی از آب باقی مانده برداشتند. در هر دو مورد، همانطور که پیش بینی می شد، آب به داخل چاه چند صد متر بالا رفت و پس از آن یخ زد.

برای اینکه دانشمندان روسی دستاوردهای خود را تکرار کنند و از آن پیشی بگیرند، به عنوان مثال، برای به دست آوردن نمونه هایی از رسوبات کف دریاچه یا داده هایی در مورد تأثیر پدیده های عمیق که در اعماق قطب جنوب روی مگنتوسفر این سیاره رخ می دهد، لازم است ساخت یک مجتمع حفاری جدید (مجموعه فعلی از نظر اخلاقی و همچنین فیزیکی قدیمی است). تمام نوآوری‌هایی که کاوشگران قطبی در حال حاضر روی آن کار می‌کنند، مبنای فناوری آن خواهند بود.