21 мая в России ежегодно отмечается День полярника. В честь праздника учёные МФТИ Наталья Степанова, Александр Осадчиев и Полина Хорн рассказали aif.ru об исследованиях, которые проводили за полярным кругом, и поделились кадрами из экспедиций.
Как океан влияет на климат
В 2024 году команда исследователей отправилась в эти суровые воды в рамках научно-образовательной программы «Плавучий университет». Вместе с другими учёными и студентами они изучали свойства водных масс на шельфе и континентальном склоне морей российской Арктики.
Таяние арктических льдов постоянно формирует на поверхности опресненный слой. Он, как своеобразное «одеяло» из пресной воды, накрывает более плотные соленые слои.
«Серьезный вклад в формирование поверхностного опреснения вносит речной сток, — объяснил aif.ru д. ф. — м. н., руководитель Лаборатории арктической океанологии МФТИ Александр Осадчиев. — С территории России в Северный Ледовитый океан впадают три крупные реки: Обь, Енисей и Лена, и множество более мелких рек. В областях, примыкающих к устьям этих рек, формируются речные плюмы, опресненный поверхностный слой, который образуется в результате смешения речных и морских вод. Речные плюмы взаимодействуют с талыми водами, которые образуются при таянии морского льда. И все вместе это создает то самое одеяло из относительно более пресных вод, которые накрывают соленые морские воды».
Чтобы понять, как быстро поверхностные и более глубокие воды смешиваются между собой, ученые детально изучили внутренние волны в Карском море и море Лаптевых.
Особенно интересны узкие проливы — Карские Ворота, проливы Вилькицкого и Дмитрия Лаптева. Здесь внутренние волны усиливаются, что приводит к активному перемешиванию. В результате, проходя через эти «бутылочные горлышки», водные массы существенно меняют свои свойства.
«От того, в какой степени пресная вода смешается с солёной, напрямую зависит, когда и как начнет замерзать море следующей зимой. Наши данные помогают предсказывать сроки ледостава — важный параметр для судоходства, климатических моделей и понимания будущего Арктики», — поделилась начальник экспедиции МФТИ — ИО РАН, директор Координационного центра «Плавучий университет» Наталья Степанова.
Важную роль в процессе вертикального перемешивания играют мезомасштабные вихри — гигантские водовороты диаметром от 10 км до 100 км, которые переносят огромные массы воды, тепла и соли. Они буквально разрывают границу между пресной и соленой водой, заставляя слои перемешиваться.
Результаты измерений с «полей» ученые соотносили с данными радаров на борту космических спутников: они улавливают мельчайшие изменения высоты поверхности океана, позволяя увидеть следы мощных подводных вихрей.
Кто живет во льдах?
Безусловно, ученых интересовала не только вода, но и жизнь в ней. Оказывается, в ледяных арктических водах могут выживать микробы, водоросли, моллюски. Гидробиологи исследовали механизмы адаптации живых организмов к экстремальным условиям. Особую роль здесь играют светочувствительные белки — опсины, обнаруженные как у двустворчатых моллюсков, так и у вирусов и бактерий.
«Животные опсины обеспечивают восприятие и адаптацию организмов к изменениям света, а микробные выполняют роль световых „солнечных батарей“, преобразующих фотонную энергию в биохимическую, что критически важно для экосистем с экстремальными световыми условиями», — пояснила старший научный сотрудник центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ Полина Хорн.
Такие исследования важны не только для понимания приспособления живых организмов к экстремальным условиям, но и для создания революционных биотехнологий — от новых методов оптогенетики до биосенсоров и альтернативных источников энергии.
