Климатические исследования: загрязнение и потепление
Арктика нагревается значительно быстрее, чем другие регионы Земли — в три-четыре раза. С каждым годом парниковый эффект усиливается, ледники тают быстрее, что изменяет уровень Мирового океана и влияет на климатические процессы в других частях планеты.
С начала 1970-х годов толщина морского льда в Арктике каждое десятилетие уменьшается примерно на 13%. Ученые из Гетеборгского университета заявили, что в ближайшие три года Арктика может полностью освободиться ото льда. Чтобы лучше понимать, как и почему это происходит, ученые проводят обширные климатические исследования.
В обсерватории NOAA в Барроу (Аляска) с 1973 года круглый год измеряют содержание парниковых газов в атмосфере. Здесь ученые зафиксировали, что концентрации углекислого газа, метана и оксида азота в арктическом воздухе растут быстрее, чем в среднем по планете.
На норвежском архипелаге Шпицберген, в обсерватории «Цеппелин», ученые с 1990-х годов проводят наблюдения за выбросами вредных веществ в атмосферу, например, черного углерода, который ускоряет таяние арктических льдов. Такие исследования помогают оценить последствия промышленного загрязнения, заносимого в Арктику из Европы, Северной Америки и Азии.
Кроме стационарных наблюдений ученые проводят экспедиции в труднодоступные районы Центральной Арктики. В 2019–2020 гг. международная миссия MOSAiC собрала 150 терабайт данных об изменении климата и морского льда. Например, было обнаружено, что арктический морской лед истончился до рекордного уровня (всего 1,6 м) и продолжает таять с аномально большой скоростью.
Россия также продолжает исследовать Арктику с помощью плавучих научных станций. В 2022 году стартовала работа платформы «Северный полюс». Она изучает влияние климата на атмосферу, лед и океан. Станция оснащена лабораториями для геологических, геофизических и океанографических исследований и может автономно дрейфовать во льдах до двух лет.
Биологические исследования: жизнь и экосистемы Арктики
Климатические изменения вносят в экосистему региона свои коррективы. Таяние морского льда из-за глобального потепления негативно сказывается на жизни арктических животных. Например, оно губительно для белых медведей, так как им трудно охотиться не на льду и привыкать к новой еде. Из-за этого их популяция может сократиться на 30% в течение 30 лет.
Ученые активно следят за передвижениями северных животных. Чтобы больше узнать об их поведении, обсерватория NOAA объединились с проектом Microsoft AI for Earth. Вместе они разработали ИИ-технологию для отслеживания тюленей и белых медведей на морском льду. Система автоматически обрабатывает изображения с камер, самостоятельно определяет вид животного, его местоположение и отправляет данные ученым.
На станциях за полярным кругом ученые уже почти век исследуют вечную мерзлоту. Также исследователи анализируют, как потепление влияет на структуру местной экосистемы. Например, биологи полярной станции «Самойловский остров» обнаружили, что в ответ на потепление в тундре начали активнее расти лиственницы Каяндера, которые крайне редко встречались в тундровой зоне. Это может в корне изменить кормовую базу для местных животных.
В Арктике ученые прогнозируют возможное будущее и изучают далекое прошлое. В дельте Лены ученые «Самойловского острова» обнаружили древние кайнозойские отложения. Они сформировались около 60 млн лет назад. В современном ландшафте арктической тундры, как правило, нет деревьев, только мхи, лишайники и кустарники. А в палеоцене и эоцене (от 65 до 25 млн лет назад) здесь росли пальмы, магнолии, секвойи, бук, ольха. Это служит еще одним доказательством, что в Арктике когда-то произрастали широколиственные леса, а значит, было тепло и влажно.
Сейчас в Арктике еще не так тепло, как миллионы лет назад, и организмы должны адаптироваться к экстремальным условиям. Им приходится выживать долгой полярной ночью, переносить резкие перепады температур, искать пропитание во льдах. В 2024 году ученые Российского технологического университета отправились в экспедицию Российского географического общества (РГО) на Землю Франца-Иосифа. Там специалисты обнаружили микроорганизмы, которые могут выживать и активно адаптироваться к внешним условиям, несмотря на экстремально низкие температуры и минимум питательных веществ. Особенно ценными для изучения оказались бактерии, которые были обнаружены в местах, загрязненных топливом.
Также выяснилось, что некоторые найденные штаммы могут разлагать нефть и другие ксенобиотики — искусственные органические соединения, загрязняющие окружающую среду и устойчивые к обычному биологическому разложению. Найденные бактерии потенциально могут стать основой для новых препаратов, применяемых для экологически безопасной очистки территорий от нефтяных разливов и других загрязнений.
Геофизические исследования: магнитное поле, геология и тектоника
Магнитные полюса Земли постоянно дрейфуют. Это происходит из-за движения расплавленного железа и никеля внутри нашей планеты, а также смещения литоферных плит. Если раньше Северный магнитный полюс был зафиксирован в Канаде, то в 2005 году он покинул территорию и акваторию страны и смещается по направлению к территории России, к Таймыру. В 2023 году Исследователи из (NOAA) и Британской геологической службы (BGS) официально изменили положение Северного магнитного полюса, переместив его ближе к Сибири.
В 2025 году эксперты совместно обновили Мировую магнитную модель (World Magnetic Model, WMM) — это делается каждые пять лет. Модель также зафиксировала новое положение Северного магнитного полюса. WMM необходима для глобальной навигации, так как многие ее системы основаны на измерениях магнитного поля Земли.
Большой интерес для геологов представляет лед, который может многое рассказать об истории планеты. На Гренландском ледяном щите действует американская станция Summit. Еще в 1990-х годах здесь были добыты километровые ледовые керны — столбы льда, которые извлекают из скважин пробуренных в ледяных щитах Антарктиды и Гренландии. С их помощью удалось раскрыть климатическую историю полярных шапок за последние 100 тыс. лет. Анализ кернов показал, что резкое изменение климата произошло в Гренландии во время последнего ледникового периода (около 115—110 тыс. лет назад). Также выяснилось, что теплые и холодные периоды чередовались.
После своих открытий Summit получил финансирование на дальнейшую научную работу. Ученые продолжают работать на станции — извлекают неглубокие ледяные керны (до 170 м) и детально изучают их состав, проводят мониторинг облаков и атмосферы.
Космос и северное сияние
Арктика служит важной базой для наблюдений за космическими явлениями. Здесь часто можно наблюдать полярные сияния, а также проводить исследования космических излучений.
На архипелаге Шпицберген работает радарный комплекс EISCAT Svalbard Radar. Он сканирует лед и ионосферу — верхнюю область атмосферы планеты c высокой концентрацией свободных ионов и электронов. Благодаря длительной полярной ночи и тому, что радар расположен высоко над полярным кругом, ученые могут наблюдать за северным сиянием продолжительное время.
Радар помогает понять процессы, вызывающие северные сияния и магнитные бури. Подобные исследования важны для прогнозирования вспышек на Солнце и их влияния на связь, спутники и энергосистемы.
Еще один пример — Китайско-исландская арктическая обсерватория в Кархолле (Исландия). Она оснащена современными приборами для многопрофильных наблюдений за полярными сияниями и состоянием атмосферы в самых верхних ее слоях.
Ученые не только изучают космос из Арктики, но и следят за ней из космоса. Россия первой в мире создала гидрометеорологическую космическую систему для непрерывного наблюдения за Арктикой и прилегающих территорий. С конца 2023 года на земной орбите находятся два гидрометеорологических спутника — «Арктика-М» № 1 и № 2. Они изучают поверхность Земли и моря Северного Ледовитого океана.
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.