Холод Земли: что такое вечная мерзлота и как она влияет на людей?
Многолетняя или вечная мерзлота
Это природное явление, которое осталось в земной коре после окончания последнего ледникового периода, который закончился примерно 11,7 тыс. лет назад. В тот период почва, где находился ледник, промёрзла настолько, что не может оттаять до сих пор.
Мерзлота распространена главным образом в Северном полушарии Земли и занимает 65% территории России. Южная граница многолетнемёрзлых пород в европейской части России протягивается от Кольского полуострова к устью реки Мезени и далее на восток почти по Северному полярному кругу до Урала, где спускается до 60º с. ш. в Западной Сибири и субширотно идёт до реки Енисей. Имеет распространение на преобладающей части азиатской территории России, кроме юга полуострова Камчатка, острова Сахалин, Приморья и некоторых других районов.
Само строение мёрзлых пород зависит от распределения в них ледяных включений.
В кристаллических и метаморфических горных породах лёд встречается в виде жилок, заполняющих трещины, в песках — в виде линз и мелких кристаллов, в глинах, суглинках, супесях и торфе — в виде слоёв или сетки.
Особое место занимают решётки ледяных жил, проникающие в породу до глубины 20–50 м. Они широко распространены в пределах Западно-Сибирской, Северо-Сибирской, Яно-Индигирской и Центрально-Якутской низменностей на рыхлых породах.
Мерзлота не имела какого-то большого значения для современных людей, пока в районах её распространения не началось большое строительство. В результате многие постройки, возведённые без учёта мерзлоты, особенно многоквартирные, пришли в негодность из-за промерзания фундамента и появления трещин в стенах.
Позднее появилась технология возведениях домов малой этажности и на сваях.
Но далеко не все постройки можно поднять на сваи: например, железная дорога, которая проходит по мерзлоте, неминуемо будет разрушаться. Поэтому такое сооружение требует почти круглогодичной починки.
Также на состояние мерзлоты влияет вырубка леса — чем меньше лесного массива, тем больше прогревается и оттаивает земля. Так образуются термокарстовые впадины, которые в Якутии называют аласами.
Если в них скапливается вода, то там появляются термокарстовые озёра, а если нет, то начинает хорошо расти трава, что идёт на пользу лошадям и оленям.
Первый контакт с мерзлотой
Одним из первых, кто столкнулся с причудами мерзлоты, стал служащий Русско-американской компании, купец Фёдор Егорьевич Шергин. Летом в 1828 году он принял решение вырыть колодец во дворе своего дома. Достигнув глубины более 30 м, Шергин в 1831 году решил прекратить дальнейшие работы, поскольку получить воду он так и не смог. Продолжить работу его убедил адмирал Фердинанд Петрович Врангель, пообещав материальную помощь.
После этого на разных ярусах вырытого колодца были установлены специальные термометры, которые показывали температуру пород. Регулярно на обычном ведре в шахту спускался человек, записывавший их показания.
В 1837 году от Шергина пришло известие, что колодец был доведён до глубины 116,4 м, о чём были заслушаны доклады в Петербургской академии наук. Позднее Фёдор Шергин отослал результаты температурных исследований в «Журнал Министерства народного хозяйства». Они поразили учёных всего мира. Вскоре император Николай I наградил купца золотой медалью и подарил ему перстень с бриллиантом.
Сведения о шахте, пройденной в вечной мерзлоте до глубины 116 м, заинтересовали учёных, и Академия наук решила послать своего представителя для проведения геотермических наблюдений по всей её глубине.
До 40-х годов ХХ столетия шахту использовали в качестве лаборатории для изучения вечной мерзлоты. Последние измерения там были проведены в 1942 году.
На сегодняшний день шахта включена в Государственный список недвижимых исторических и культурных памятников Якутска, находящихся под охраной в качестве памятников республиканского значения.
Ужиться с мерзлотой
В мае 2023 года в Салехарде ввели в работу первый пункт наблюдений государственной системы фонового мониторинга состояния многолетней мерзлоты. Подобная система создаётся в России впервые.
Пункт наблюдений Салехарда представляет собой скважину глубиной 25 м. Внутри 32 датчика, информация с них поступает на сервер Росгидромета. Всё оборудование от отечественных производителей.
В течение 2023 года будут обустроены ещё 20 пунктов мониторинга в восьми субъектах страны, их оснастят необходимым оборудованием. Технологию обустройства термометрических скважин и передачи данных уже протестировали на территории российского Крайнего Севера и на архипелаге Шпицберген.
Планируется, что до конца 2025 года сеть будет состоять уже из 140 наблюдательных пунктов. Данные фонового мониторинга позволят оценивать выбросы парниковых газов от таяния мерзлоты, прогнозировать изменения климата, получить точную информацию о тенденциях изменения мерзлотных условий в стране.
