В результате европейский GRIP был закончен в 1992 г. на глубине 3029 м, а “американский” GISP-2 - в 1993 г. на глубине 3053 м. Эта скважина и на сегодняшний день - самая глубокая во льдах Северного полушария, к тому же здесь последние 1.55 м были пробурены по подледниковым горным породам.
В проекте GRIP была использована усовершенствованная конструкция снаряда ISTUK [5], а в проекте GISP-2 - электромеханический снаряд PICO-5.2'', разработанный в Университете Фэрбенкс (Аляска, США) [6] на базе сконструированного ранее для бурения “сухих” неглубоких скважин. В состав снаряда были введены насосный узел и шламосборник с перфорированным фильтром. Для бурения по подледниковым горным породам использовался стандартный геологоразведочный колонковый набор. Наземный буровой комплекс снаряда РICO-5.2'' снабжен оригинальной каруселью, позволяющей легко и быстро проводить сборку и разборку бурового снаряда на отдельные узлы и части.
В качестве промывочной жидкости американцы использовали n-бутилацетат - эфир уксусной кислоты, относящийся к классу высокотоксичных соединений (предельно допустимая концентрация паров в воздухе рабочих помещений составляет всего 200 мг/м3) [7]. Несмотря на организованную в буровом комплексе вентиляцию, максимальная концентрация паров n-бутилацетата более чем в 5 раз превышает пороговое значение. По словам буровиков, работавших при проходке скважины в респираторах, после рабочего дня возникали головные боли, тошнота, головокружение. Кроме того, n-бутилацетат - агрессивный растворитель. После трехлетней работы в скважине, залитой этим веществом, смазка полимерной брони грузонесущего кабеля оказалась разрушенной. Единственное преимущество, которым обладает этот химический реагент, - его относительная дешевизна.
Разнообразные исследования ледяного керна глубоких скважин, пробуренных на Саммите, позволили реконструировать климат Земли за последние сотни тысяч лет, уточнить причины образования ледяных щитов, датировать крупные вулканические извержения, лесные пожары; определить уровень антропогенного загрязнения и т.д.
Однако, несмотря на отработанную методику изотопного анализа льда, результаты исследований кернов, извлеченных из двух скважин на Саммите с глубин более 300 м, существенно различаются, в частности и для теплого периода истории Земли, имевшего место примерно 120 тыс. лет назад. Точная реконструкция климатических изменений того времени особенно важна, так как их считают возможным аналогом современных тенденций.
С целью получения более достоверной информации о климате того периода в 1996 г. был начат Проект колонкового бурения Северной Гренландии (North Greenland Ice Project - NGRIP), основными исполнителями которого стали Дания и Германия. Среди участников - Бельгия, Франция, Исландия, Япония, Швейцария, Швеция и США. Для бурения выбран полигон, где, согласно радарным исследованиям, древние годовые слои имеют большую мощность, чем на Саммите.
Для проходки скважины датские и французские специалисты подготовили новый снаряд, который в конструктивном отношении представляет собой синтез предыдущих электромеханических устройств. Верхняя невращающаяся часть - ударник, распорное устройство и электроотсек - заимствованы от снаряда ISTUK.
Бурение началось в 1996 г. В 1997 г. остановлено из-за аварии. В 1998 г. заложена новая скважина - в 25 м от устья первой. Траншея, таких же размеров, что и предыдущая, была соединена проходами со старой буровой и кернохранилищем.
В 1999 и 2000 гг. автор статьи принимал участие в этом проекте в качестве научного сотрудника и в течение нескольких месяцев занимался бурением, приготовлением промывочной жидкости, ликвидацией осложнений и аварий, консервацией бурового комплекса.
Как попасть в Гренландию
Путь длиной в 3234 км (по прямой) между Санкт-Петербургом и базой NGRIP - это всего 9 ч полета. Первая пересадка в Копенгагене, вторая в Кангерлюссаке (что в переводе с эскимосского означает “Большой фьорд”).
Этот поселок на западном берегу Гренландии, в 50 км к северу от Полярного круга, находится у основания самого длинного фьорда (180 км) с тем же названием. До конца 70-х годов Кангерлюссак назывался по-датски Сандре Стремфьорд. В 1979 г., когда бывшая колония стала самоуправляющейся частью Королевства Дании, по решению ее нового парламента почти все датские топонимы были заменены эскимосскими.
Кангерлюссак построен в 1942 г. американцами и до начала 90-х сохранял функцию военной авиабазы. После распада СССР она потеряла актуальность и была ликвидирована. Все здания, взлетно-посадочная полоса и метеостанция безвозмездно переданы Дании. Теперь Кангерлюссак - основные международные ворота Гренландии, здесь совершают посадку самолеты из Дании, Канады и Исландии, а затем вертолеты развозят многочисленных туристов по острову.
В нескольких десятках двух- и трехэтажных домов постоянно проживают чуть более 300 человек, занятых в основном обслуживанием аэропорта. Одно из зданий называется ласково KISS (Kangerlussuaq International Science Support center). В нем находится штаб-квартира проекта NGRIP, в которой в полевой сезон находятся два оператора, управляющие доставкой на ледник людей и грузов.
До самой базы остается 951 км и перелет не обходится без американцев, по сути дела, монополистов в области крупных полярных перевозок. Самолеты 109-й Тактической воздушной группы ВВС США “Геркулес” совершают посадку и взлет на колесах или лыжах. При максимальном радиусе полета около 3800 км они способны перевезти 6 т груза. Для сравнения скажу, что самолет “Твин Оттер”, широко распространенный в зарубежной Арктике, имеет радиус полета 556 км, а грузоподъемность 1.9 т. Каждые две-три недели на станцию прибывает самолет со сменой научного и обслуживающего персонала, топливом, продуктами, почтой.
База NGRIP
База NGRIP - сезонная; начинает работать в начале-середине мая, когда температура воздуха повышается до –30°С, а закрывается в середине августа, когда из-за штормового ветра погода становится нелетной.
Среднегодовая температура в этой точке –32°С и круглый год держится ниже нуля. Правда, в погожие июльские дни температура воздуха может прогреться до значения, которое физики обозначают 0°С.
Низкая температура не самая главная напасть. Здесь, как и во всех горных районах, люди от недостатка кислорода страдают горной болезнью - гипоксией. Низкое атмосферное давление (500 мм рт. ст. вместо привычных 760) в первые дни пребывания на станции вызывает тошноту, рвоту, носовые кровотечения. Затем организм привыкает, но все же ящик весом 20 кг кажется двухпудовым, а десятиминутная волейбольная разминка - трехсетным матчемј
Вот и база NGRIP. Отлично укатанная трехкилометровая взлетно-посадочная полоса, а в 250-300 м от нее расположен поселок из куполообразных палаток. Главная, с деревянным остовом, диаметром около 11 и высотой 7 м, поделена на два этажа. Внизу - кухня, столовая, душевая, туалет, умывальня; наверху - несколько компьютерных станций для всеобщего пользования, факс, офис начальника станции и пять двухъярусных кроватей.
Невдалеке от главной высятся еще несколько палаток: жилое помещение на 10 человек; мастерская с верстаком, токарным и сверлильным станками; имеющий вид церковной главы “костел” Люхта, склад-холодильник, собранный механиком Питером Люхтом. Чуть дальше гараж и несколько других жилых помещений. Куполообразная форма палаток - неслучайна, именно она позволяет избежать сильных заносов в зимнее время. Но все же начало каждого сезона начинается с расчистки территории.
На станции может разместиться 41 полярник, обычная же норма - 32 человека. В 1999 и 2000 гг. на станции работало в среднем по 28-30 человек: начальник станции, буровики (6-7), механик, повар, помощники начальника станции (4), упаковщики керна (3), группа исследования физических свойств льда (3), группы изотопного (3) и химического (5-6) анализов. Национальный состав такой: датчане (6-8), немцы (5-6), швейцарцы (3), исландцы (3-4), французы (2), японцы (3) и по одному полярнику из Бельгии, Швеции, США, России. Официальный, а также неофициальный язык проекта - английский (на нем составляются ежедневные, еженедельные и сезонные отчеты, ведется деловая переписка и радиопереговоры).
Кроме поверхностных сооружений база NGRIP включает огромный комплекс подземных или, точнее, - подснежных сооружений; буровое помещение в виде траншеи размерами 23ґ5ґ5 м3, перекрытой на уровне дневной поверхности фанерными щитами; кернохранилище, научно-исследовательская лаборатория - тоже огромная траншея. Все они соединяются проходами и имеют только один общий выход (кстати, в нарушение противопожарной безопасности!).
В полевом сезоне 1999 г. бурение шло в две смены, в третью - ночную - обслуживалось оборудование, а скважина очищалась от шлама при помощи специального фильтра. К концу сезона была достигнута глубина 1751.47 м при средней проходке 30.1 м/сут (это самый высокий показатель глубокого бурения скважин во льдах). Но в сезоне 2000 г., несмотря на круглосуточное бурение, на глубине свыше 2500 м скорость снизилась до 20.3 м/сут из-за резкого изменения реологических свойств льда (прежде всего в результате повышения его температуры).
Конец полевого сезона отличался особой драматичностью. На глубине 2932 м снаряд застрял на забое скважины. С поверхности в нее было залито 160 л технического этиленгликоля, но это не дало результатов. Как выяснилось позже, по мере опускания на глубину он разбавлялся водой. Тогда чистый этиленгликоль заморозили в виде небольших шайб (температура замерзания –12.6°С) и опустили в скважину, температура в которой плавно повышалась с –32°С на поверхности до –8°С на забое. После заброски всего 6 кг этого замороженного реагента натяжение кабеля ослабло, и снаряд был благополучно извлечен на поверхность.