冰川下的水存在

假设一个实验,发现的一个冰下湖下面的冰盖之下Vostok站于1964年完成,后来推断与水直接接触时在1968年在冰盖下面吗伯德站。

非常重要的测量对于理解的冰川学冰盖附近的Vostok站通过Kapitsa博士在1959年进行了第一次地震研究的区域使用一项新技术。他以往的经验的基础上,在南极地震测深他发现把铁板接近雪冰盖表面是一种可能的错误对于解读反映信号由于震动图的背景噪音。减少噪音的他把铁板尽可能深的冰盖,深达40米。特别钻机钻孔地震检波器是经由雪橇和拖拉机Vostok站,这导致震动图的明显改善。Kapitsa(1961)显示,1958年,冰盖的厚度在Vostok站约3700米,并不像先前认为的2000米。图3.1是Kapitsa博士的照片时,他进行了这些调查结果。

在第二个地震研究的冰层厚度Vostok站1963年,博士Kapitsa记录两个反射从底部区域。他解释上的下边界反射冰,在3750米的深度,和下一个的下边界冻层沉积(Kapitsa, 1968)。

花了30年的科学世界学习这两个反射是水——之间的空间沃斯托克湖。直到那时地震记录从未出版或其他科学家可以研究。地震记录是重新解释值此第一届国际研讨会Vostok湖的研究在1994年和上反射被确认为冰/水边界,“沉积物层”被确认为500米水层现在被称为Vostok湖。这个地震记录和发现的冰盖下的厚水层Vostok车站器皿Kapitsa博士提出的

图3.1。Kapitsa博士当时他重新解释他的震动图,在Vostok车站了。

在南极研究科学委员会(SCAR)于1994年在罗马会议。它接受了代表们以极大的热情和出版于1996年(Kapitsa et al ., 1996)。地震记录显示在图3.2。

无论是Kapitsa博士还是令我感到惊讶,我试图联系第二个底部反射来一个冰下湖的概念。我们都认为,兜圈子的主题,但不追求它。我们的合作和讨论一个永久的底部的融化冰盖下面Vostok站,和一个冰下湖的存在的可能性已经出版。

1963年,Kapitsa博士和我提出了冰下自主站项目(sga,或者塑料在俄罗斯),南极冰盖的渗透研究底水层和可能的冰下湖。该项目是基于一个小核电厂这将降低,sga的密闭容器的一部分,这将包含适当的仪器和设备。核电站必须产生足够的能量来融化sga冰盖底部。没有洞,sga会沉在水洞穴下面的冰融化,和由此产生的融水将上面再结冰。与冰盖表面能够保持通信通过无线方式。这个项目被批准的原子能研究所(现在Kurchatov研究所)苏联科学院在一次特别会议,在研究所同意提供100千瓦的小型核能反应堆,小到足以被安装在sga的0.9米直径圆柱形容器。然而,这个项目从来没有意识到。我们犯了一个错误的开始

40米

3 d m

^ VNIVMNI

第一反射冰水界面

第二个反射带地板

图3.2。地震记录由a . p . Kapitsa Vostok站在1964年,1993年他重新解释和提出了疤痕会议1994年(改编自Kapitsa等人工智能,1996)。这个数字代表着一段24-channel用两个底部反射地震记录。“第一反射之间的空间”和“第二反射”在1965年被解读为一层沉积(Kapitsa, 1968)——一个视图接受直到1993年。在1994年这个数字的第一反映是重新解释为冰水界面(Kapitsa et al ., 1996)。图记录运动的垂直线地震检波器从49米至2.5米深度钻孔位于180米爆炸。它涵盖了从1.85 - -2.9年代在爆炸发生后的5公斤TNT的39米的深度。传统水平每隔20米12地震检波器记录的传播同样的回应,这些都是没有显示。从冰盖底部的回声,这被解释为一个冰水界面达到最深的(49米)地震仪第一约1.91秒。然后旅行的地震检波器的表面,它反映了通过约地震仪大约50毫秒后。这个平均速度约2200 s_1,典型的压缩波(P)在前50米的积雪。大约45女士第一次到来后,第二波的强度和持续时间遵循类似爆炸的初始表面反射的结果39米深度。之间没有显著的返回的能量大约2.00和2.63年代,当一个较弱的波列地震检波器线在同一上下传递速度。这证实了压缩波(P),唯一的波穿过水,而不是横向(PS)波,有时从镜头记录冰架(Kapitsa等,1996)。

计划仍然是一个严格的国家项目,因此分类(因为核能反应堆分类)。了sga的建造。在一个类似的例子,Philberth(1974)设计了一个测温探针,能源供应位于表面,通过冰融化的下行,融化的水重新冻结上述调查。一个元素,阻止了这个实验被意识到是核动力装置——这在1960年代引起了广泛关注。此外,我们不知道如何检索sga冰盖表面。我们不能放弃它,因为南极条约核电站放射性废物的处置或禁止在南极。然而,写提案显示,我们在认真考虑一个湖泊的存在,冰盖之下。暂时仍未被发现的。

使用核能的理念渗透到冰又讨论了几年前。sga又恢复了表面的问题解决,至少从理论上来说:sga是设计漂浮在水-这将是一面倒的热,冰会融化refrozen回到表面(Zotikov, 1993)。

这个想法得到了新的讨论,1994年在1993年前剑桥研讨会之后,很明显,一个大冰下湖下面Vostok站确实存在。相同的原子能研究所(现在Kurchatov研究所)同意我的建议的设计一个新的和不同的单位。研究所提出一个单元由一个核热电植物会产生0.5 - 2兆瓦的热量和10千瓦的电力,有能力继续在这一水平多年Vostok湖的环境等。

然而,一般的态度使用核能发电厂的形式发生了变化,从而使它不太可能这种类型的植物会接受这个应用程序。另一方面,这个概念可以用来做一个sga设备一个冰下海洋研究欧罗巴(木星的一个卫星),或者火星的冰川下的湖泊(NASA Cryobot概念)。然而,很可能使用核能的想法渗透木卫二的冰层将会见来自环保组织的强烈反对,因为核能装置钻井首先需要从地球上发射升空。

回到1960年代中期,我花了我的第二个过冬在南极洲麦克默多站在1965年作为一个俄罗斯交换科学家在美国南极计划。由于试图做一个自制的钻洞的边缘罗斯冰架麦克默多附近,我已经与美国陆军的钻井队伍密切接触寒冷地区研究和工程实验室。他们有世界上最好的钻井设备,并打算钻在伯德车站冰盖底部收集冰芯和测量冰的温度等等。冰盖的厚度超过2000,和车站所在区域的底部融化在我的地图。我们讨论了这个问题,但是我觉得他们没有认真对待的建议下融化。

两年过去了,1967年2月2日大长87英尺(29美元)电热钻安装在伯德站开始其达到的目标

图3.3。美国电钻机在伯德车站(改编自建筑师和加菲尔德,1969)。在1968年这个单位在伯德车站渗透到2000米的冰盖底部和遇到液态水。

终止

测斜仪

计数器

部分

作为苦恼嗯pjra啦

电

电动机

离心

泵

Gf基于“增大化现实”技术

REOUCEft

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图3.3。美国电钻机在伯德车站(改编自建筑师和加菲尔德,1969)。在1968年这个单位在伯德车站渗透到2000米的冰盖底部和遇到液态水。

冰盖底部——这是第一次尝试在南极洲到中部地区的底部。图3.3给出了一些钻井程序的细节。一份报告由建筑师和加菲尔德(1969)开始:

1968年1月29日美国CRREL钻井团队成功地渗透到南极冰盖在伯德站通过钻在7100英尺(2367米)的冰。

这些话写自豪地介绍这份报告,接着描述他们钻进遇到的问题。大多数钻井完成钢索悬吊机电,旋转取芯电钻的CRREL Reda购买泵有限公司,巴特尔斯维尔,1964年俄克拉何马州。它是由公司的发明,先生Armais Arutunoff,一个石油勘探工程师。修改和测试后取心的冰,这是用来穿透1966年格陵兰冰盖营地世纪(建筑师,加菲尔德,1968年,1969年)。经过进一步修改,它曾在1966 - 1967和1967 - 1968年在伯德车站南国的夏天。

有趣的是,在钻探报告伯德站,“钻井的主要目标有:(1)通过冰盖上凿一个洞完全允许的测量温度剖面,冰盖的冰流,和冰流相对于底层;(2)提供一个连续的、不受干扰的核心为研究物理,结构,和地球化学属性的冰;,(3)允许未来原位提取裹入大气气体如二氧化碳用于年龄日期冰”(建筑师和加菲尔德,1969)。

没有提到的主要目标的可能性(或利益或危险)遇到液态水的冰盖底部。然而,报告并提到遇到水底部的事件,原报告的措辞:

1968年1月28日,在一个垂直深度7082英尺(2360 .7美元)的第一个迹象sub-ice碎片记录……第二运行,深度7101英尺(2367米),突然减少权力和相应增加电缆张力是指出,指示一个材料所遇到的突然改变钻头。这是之后得出的结论,对后续事件的分析,一层水估计作者小于一英尺厚。几分钟后的力量增加,钻探是继续深度7105英尺(2368米),总共7.5英尺(2.5米)的核心包含更多的岩石和土壤的碎片被冻结成核心筒的上部。没有恢复sub-ice核心。

下一次运行的时间,几小时后由于设备维修,这是指出,孔中的液体从630英尺(210米)上升到313英尺(104.3米)的表面。乙二醇列井下已从5743英尺(1914米)上升到5557英尺(1852米)……

大约30年后这个戏剧性的事件,我钻一个洞在1977年通过416米的罗斯冰架。我遇到了一个水位,只有几米在冰川下的海水,和经验丰富的事件类似的钻井在伯德车站(Zotikov, 1979),表明冰川下的水已经达成,液面上升意味着水很快就会遇到上面,冷却器和冻结部分的洞。因此,传达的信息是明确的,所有设备必须被移除之前就冻结在洞里,因此受损,而且可能无法挽回。事后很容易意识到发生了什么事经过30年的从事这个领域的工作。在1968年1月的最后一天在伯德火车站钻井项目,进一步的评论报告值得重复:

…各种钻表面有生锈迹象,这种现象以前从来没有提到。唯一可见的证据的性质sub-ice材料薄膜的粘土表面钻……

…井下水的影响在随后的钻部分冷冻访问期间的洞开始产生严重的后果……损坏零件的钻高冻结部队创建额外的问题和延迟。因为害怕[…钻的损失,试图获取sub-ice样本是1968年2月2日终止。

巧合的是,1968年开始,我完成了一项草案DSc。论文(Zotikov, 1968)和永久底部融化南极冰盖的核心部分是它的主要话题之一。我的论文的国防计划的一天(在俄罗斯我们使用这个词,而不是“考试”,在法国)在俄罗斯北极与南极研究所的科学委员会在列宁格勒被宣布为6月11日1968 -对我来说非常重要的一天。现在被许多科学家不相信温暖底冰和液态水的底部中央南极冰盖的一部分,我收到两个主要的负面评论冰川学家在我的国家在这个问题上,这是论文的主要话题。与我的想法是向我提到协议由俄罗斯北极与南极研究所的科学委员会是可疑的。

前不久我的“考试”的日期,我收到一个重要和及时的消息从我的朋友在美国南极钻井团队。他们告诉我,他们到达底部的冰盖在伯德车站,并意外发现了水。

我保存这个电报的天国防和科学委员会的秘书在适当的时候阅读它。也许是因为每个人都在安理会一致投票决定支持我的论文。出乎意料,科学界的不确定性非常高,花了两年的最高认证委员会苏联科学委员会批准的决定。

在伯德火车站有关钻井作业,应该很少提到的钻可以恢复很难进行进一步的实验,所以手术完全关闭。设备的制造商没有得到延长合同,经验,技巧,和动量的失去了世界上最好的冰帽钻井程序。

美国南极计划近15年才恢复,赶上国际水平deep-ice钻探。

我很少读任何提到可能存在液态水的冰盖下伯德站;类似的文献并没有包含必要的信息所需的预防措施,以防止水进入和不断上升的钻孔。例如增加解冻钻井液柱的高度,这是放入洞来弥补山上Pressure1关闭,防止洞,可以防止事件发生的顺序,将关闭的洞和冻结在钻井设备。此外,没有人预期的可能性在水中生物直到20年后。

1山压在任何深度术语从俄罗斯矿业工程师,意义的静水压力等于列的岩石(或冰,在这种情况下)超过这个深度。

继续阅读:无线电回波探测发现冰川下的湖泊

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