Карта маршрута экспедиции и станций, выполненных в Норвежско-Гренландском бассейне и Баренцевом море

Подъем АГОС (автоматической глубоководной седиментационной обсерватории) с седиментационными ловушками

Керн донного осадка, содержащий включения газогидрата, хребет Вестнеса

Отбор проб морского льда на периферии котловины Нансена

Подход к кромке льда в Гренландском море

Работа на станции с розеттой

Работа на станции с мультикорером

Отбор осадка большой ударной геологической трубой

Коллективная фотография экспедиции «Европейская Арктика -20201

Успешно завершилась очередная экспедиция «Европейская Арктика – 2021» на НИС «Академик Мстислав Келдыш» (84-й рейс, 24 июля – 26 августа) по исследованию роли осадочного вещества взаимодействующих геосфер в осадконакоплении в области контакта холодной полярной и теплой атлантической водных масс, под влиянием холодных (сиповых) и горячих (гидротермальных) флюидов.

Экспедиция проводилась учениками и последователями Научной школы академика Александра Петровича Лисицына. Начальник экспедиции – Марина Даниловна Кравчишина, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории физико-геологических исследований им. А.П. Лисицына, ИО РАН.

Комплексные исследования проводились в европейской части Арктики и Полярной Атлантике: Баренцевом море (от 69°40´ до 80°26´ с.ш.), Норвежско-Гренландском бассейне, проливе Фрама и на юго-западной периферии котловины Нансена (от 73°22´ до 82°04´ с.ш.). Сопряженное изучение условий и процессов современной и древней седиментации с количественной оценкой потоков вещества и загрязнений в области взаимодействия Северной Атлантики и европейской части Арктики для целей обоснованного прогноза климата и среды будущего проводится участниками экспедиции с 2015 года.

Глубоководный Норвежско-Гренландский бассейн с проливом Фрама и мелководное Баренцево море являются ключевыми регионами для трансформации водных масс в «арктическом средиземноморье». Показано, что активная трансформация теплой и соленой атлантической воды на контакте с полярной водой сопровождается также биогеохимическими изменениями ее растворенных и взвешенных веществ, превосходящими ожидаемое преобразование состава в результате простого смешения водных масс разного генезиса. В связи с этим повышается актуальность оценки роли гидротермальных и термогенных процессов в современном осадконакоплении.

Норвежско-Гренландский бассейн пересекают рифтовые зоны ультрамедленных спрединговых хребтов, образующих дивергентную границу между Евразийской и Североамериканской литосферными плитами (проявление тектоно-магматической зональности). Исследования состава и потоков осадочного вещества на гидротермальных полях хребта Мона исследуются участниками экспедиции, начиная с 2017 года.

Северный Ледовитый океан сейсмически активный регион со сложной разломной тектоникой, что способствует разгрузке флюидов на дне шельфовых морей. Важная особенность Баренцева моря – это скопление крупных залежей углеводородов и наличие протяженных зон выходов метаносодержащих растворов и газовых струй из осадочных толщ (холодных метановых сипов). В настоящее время прогнозируется распространение реликтовых метастабильных газогидратов практически на всем протяжении шельфа моря.

В экспедиции были обследованы районы проявления акустических аномалий в водной толще, связанных со струйно-пузырьковыми выходами газа, собраны пробы осадков и осадочного вещества водной толщи. На хребте Вестнеса (к западу от Шпицбергена) вскрыта осадочная толща, содержащая газогидраты. Это интереснейшая и редкая находка, которая позволит значительно продвинуться в нашем понимании динамики эмиссии метана в Арктике. Выполнен комплекс геолого-геохимических и биогеохимических (включая микробные процессы цикла углерода и серы) исследований для познания процессов диагенеза в условиях современного потепления климата.

Отсутствие систематических данных о поведении изотопных (δ18О, δD, δ13C(DIC)) параметров атлантической воды в процессе поступления в Арктику побудило участников экспедиции восполнить существующий пробел знаний. Впервые будет выполнено детальное исследование изотопных параметров разных ветвей атлантической воды в европейской части Арктики и Полярной Атлантике; будут систематизированы характеристики глобальных опресняющих компонентов вод в изученном районе.

Проведен сравнительный анализ структуры фитопланктона и уровня первичной продукции экологически разнородных районов европейской части Арктики и Полярной Атлантики для изучения влияния атлантификации на первично-продукционное звено пелагической экосистемы. Фитопланктон Мирового океана, являющийся важным регулятором климата планеты благодаря определяющему вкладу в глобальный цикл углерода, в свою очередь подвержен климатическим изменениям. Эти изменения наиболее отчетливо проявляются в Арктике, особенно вблизи кромки ледяных полей, и обусловлены, прежде всего, усилением притока теплой атлантической воды.

Выполнены биооптические исследования морской воды и приводного слоя атмосферы. Разработан и успешно применяется комплексный подход к исследованию поверхностного слоя океана, сочетающий судовые контактные измерения и спутниковые наблюдения с разработкой собственных алгоритмов анализа спутниковых данных, учитывающих региональные особенности морей. Получены новые данные в рамках программы многолетних исследований оптических свойств морской воды в области цветения кокколитофорид в Баренцевом море, поскольку эти цветения могут воздействовать на климатические факторы вследствие влияния на балансы тепла и СО2 в системе океан–атмосфера.

Обширные гидролого-гидрохимические исследования, выполненные в экспедиции, послужат основой при решении многих геохимических, биогеохимических и биологических задач, связанных с атлантификацией и потеплением в Арктике. Теплая «атлантическая» область наступает на холодную «арктическую» зону вследствие сдвига Полярного фронта на север. Гидрофизические, гидрохимические, биологические, геологические и биогеохимические процессы, протекающие в этой акватории, дают мгновенный сопряженный отклик, который определяет изменчивость всей арктической системы атмосфера – криосфера (морской лед) – гидросфера (океан).

Работы экспедиции по палеоокеанологии позволяют получить новые знания о трендах развития природной среды, структуре и стабильности основных состояний палеоклимата (оледенение и межледниковье), резких палеоклиматических переходах, в частности, глобальных потеплениях. Региональное Арктическое проявление палеоклимата (палео-Arctic Amplification) остается мало выясненным. Например, предыдущий интервал сильного потепления на Земле 130–114 тысяч лет назад в Норвежско-Гренландском бассейне был менее выраженным, и потоки теплой атлантической воды могли в меньшем объеме проникать далеко на север. Известные в недавней истории цивилизации потепления последних двух тысяч лет в Арктике происходили со смещением во времени и с другой амплитудой по сравнению с соседними континентальными районами.

Материалы экспедиции позволят «заглянуть» в прошлое формирования арктического края меридиональной океанской циркуляции в Гренландском море, где происходит активный контакт полярной воды Восточно-Гренландского течения и атлантической воды. Также появятся новые сведения по детализации седиментогенеза в последние 15 тысяч лет вокруг Шпицбергена и на севере Баренцева моря.

Экспедиция организована Институтом океанологии им. П.П. Ширшова РАН при поддержке госбюджета (финансирование морских экспедиций). В исследованиях приняли участие ученые из других научных организаций: ИГЕМ РАН, ФИЦ «Биотехнологии» РАН, ИОА СО РАН, ГЕОХИ РАН, студенты и аспиранты МГУ им. М.В. Ломоносова.

От лица всей экспедиции выражаем благодарность экипажу легендарного НИС «Академик Мстислав Келдыш» во главе с капитаном Юрием Николаевичем Горбачем за четкие действия, слаженную работу, профессионализм, понимание важности выполнения поставленных задач и всестороннюю помощь в реализации научной программы.

Проведение экспедиционных работ согласуется с основными направлениями работ в соответствии со следующими темами и проектами:

• Государственное задание Минобрнауки России, тема № 0128-2021-0006 «Современные и древние донные осадки и взвесь Мирового океана – геологическая летопись изменений среды и климата: рассеянное осадочное вещество и донные осадки морей России, Атлантического, Тихого и Северного Ледовитого океанов – литологические, геохимические и микропалеонтологические исследования; изучение загрязнений, палеообстановок и процессов в маргинальных фильтрах рек» (ИО РАН, руководитель к.г.-м.н. Кравчишина М.Д.);
• Государственное задание Минобрнауки России, тема № 0128-2021-0016 (ИО РАН, руководитель к.г.-м.н. Шевченко В.П.);
• Государственное задание Минобрнауки России, тема № 0128-2021-0004 (ИО РАН, руководитель академик Лобковский Л.И.);
• Государственное задание Минобрнауки России, тема № 0128-2021-0012 (АО ИО РАН, руководитель к.г.-м.н. Сивков В.В.);
• Государственное задание Минобрнауки России, тема № 0293-2021-0007 (ИОА СО РАН);
• Государственное задание Минобрнауки России, тема № 0129-2022-0012 (ИФА РАН);
• Государственное задание Минобрнауки России, тема № 121041500216-3 (ИГЕМ РАН);
• Грант РНФ № 20-17-00157 «Роль гидротермальных и термогенных процессов в современном осадконакоплении в Полярной Атлантике и Арктике» (ИО РАН, руководитель к.г.-м.н. Кравчишина М.Д.);
• Грант РНФ № 19-17-00234 (ИО РАН, руководитель д.г.-м.н. Немировская И.А.);
• Грант РНФ № 21-17-00235 «Природные события позднего голоцена (неогляциация) в субполярной Северной Атлантике и морях Северной Евразии как отражение глобальной климатической изменчивости» (ИО РАН, руководитель д.г.-м.н. А.Г. Матуль);
• Грант РФФИ № 19-05-00787 «Формирование, трансформация и перенос рассеянного осадочного вещества под воздействием постоянного движения водных масс в динамичной гидрологической структуре вод Атлантической ветви глобального конвейера» (ИО РАН, руководитель к.г.-м.н. Клювиткин А.А.);
• Грант РФФИ № 19-05-50090 «Участие гетерогенных микрочастиц в биогеохимических процессах в морях России» (ИО РАН, руководитель к.г.-м.н. Кравчишина М.Д.).