Радиоактивные изотопы сберегут подводные трубопроводы от разрушения айсбергами

Ученые предложили определять возраст борозд, образовавшихся на морском дне в результате воздействия айсбергов, по уровню радиоактивности изотопов свинца и цезия в донных отложениях. Таким образом удалось выяснить, что крупнейшая из известных в районе Байдарацкой губы Карского моря айсберговая борозда образовалась около 1810 года — в Малый ледниковый период. Методика поможет определять зоны, в которых морское дно продолжает часто «распахиваться» дрейфующими кусками льда и где опасно размещать нефте- и газопроводы. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в Journal of Marine Science and Engineering.

Дно северных морей покрыто большим количеством борозд, образовавшихся из-за перемещения крупных айсбергов. В прошлом своими острыми нижними краями — килями — они буквально вспахивали нижележащую поверхность. Подобные процессы в наши дни могут быть опасны, если на шельфе установлены нефте- и газодобывающие установки, а также трубопроводы. Дрейфующие льды, например айсберги, могут повредить эти сооружения и привести к разливам нефти или газовым утечкам.

Ученые исследуют возраст и структуру борозд ледового выпахивания, чтобы понять, продолжают ли они формироваться в настоящее время и могут ли создающие их айсберги представлять угрозу в местах добычи полезных ископаемых. Чаще всего за изменениями морского шельфа, в частности возникновением новых борозд выпахивания, следят с помощью геофизических съемок с борта судна. Рельеф дна в одних и тех же местах периодически сравнивают с результатами предыдущей съемки и выявляют различия. Однако такой подход не позволяет определить происхождение и возраст борозд, возникших до того момента, как начали проводить мониторинг.

Ученые из Геологического института РАН (Москва), Мурманского морского биологического института РАН (Мурманск) и Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН (Москва) предложили определять возраст борозд на морском дне с помощью измерения радиоактивности свинца-210, попавшего в донные отложения из атмосферы при распаде природного радионуклида урана-238. Оказавшись в отложениях, атмосферный свинец-210 сам начинает распадаться. В результате, зная время полураспада этого элемента, специалисты могут определить возраст отложений, в которых он содержится. Такой подход часто применяется для того, чтобы оценивать скорость осадконакопления на дне, однако ранее никогда не использовался для анализа борозд выпахивания.

Авторы с помощью грунтовой трубки отобрали пробы со дна крупной ледяной борозды, расположенной в Карском море перед входом в Байдарацкую губу недалеко от берега на глубине порядка 28-32 метров. Грунтовая трубка позволила ученым получить образцы донных отложений разной глубины залегания: от молодых поверхностных до старых, более глубоких. Благодаря этому можно было проследить, как в борозде слой за слоем накапливались отложения.

Далее исследователи проанализировали радиоактивность изотопов свинца-210 и цезия-137 в слоях разной глубины залегания, измерив рентгеновское и гамма-излучение от образцов. Последующие математические расчеты позволили определить возраст каждого из слоев. Так, например, отложения, лежащие на глубине 15 сантиметров под современным дном борозды, образовались примерно в 2000-х годах, а на глубине 43 сантиметра — в начале прошлого века. Изотоп цезия-137 использовался, чтобы проконтролировать правильность определения временных интервалов, поскольку его высокие уровни указывают на периоды испытаний ядерного оружия или аварий на ядерных объектах. Пик радиоактивности цезия-137 был обнаружен в слое 30-32 сантиметров и связан с периодом проведения массовых испытаний ядерного оружия в 1963 году. Возраст самых старых слоев, с которых началось осадконакопление в борозде сразу после ее образования, согласно анализу, составил немногим более двухсот лет. Таким образом, борозда образовалась около 1810 года, то есть во время Малого ледникового периода, который закончился в Арктике на рубеже XIX и XX веков.

«Предложенный подход позволил определить возраст крупнейшей борозды ледового выпахивания среди известных на шельфе Карского моря в районе Байдарацкой губы. Его можно использовать для обследования участков дна, на которых планируется прокладка трубопроводов, а также установка нефте- и газодобывающих станций. Поскольку из-за потепления климата в северных морях все чаще наблюдается активное разрушение ледников и дрейф отдельных айсбергов, эта методика даст дополнительную информацию для оценки безопасности хозяйственной деятельности в различных районах Арктики», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного Российским научным фондом, Осип Кокин, кандидат географических наук, младший научный сотрудник лаборатории геохимии изотопов и геохронологии Геологического института РАН.