Ученые провели в нескольких местах Антарктиды замеры уровня радиоактивного изотопа хлор-36, который в больших количествах появился в результате ядерных испытаний в середине века. Оказалось, что около российской станции «Восток», где выпадает мало снега, уровень этого изотопа все еще далек от доядерной нормы. Результаты указывают на поднятие данного изотопа из толщи снега и его выделение на поверхности, что говорит о высокой мобильности, пишут ученые в Journal of Geophysical Research: Atmospheres.
В середине XX века СССР, США, Великобритания и Франция проводили множество испытаний ядерного оружия. Частичные ограничения были введены только в 1963 году, после подписания Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой. Однако последствия этих взрывов можно измерить и сегодня.
Одним из результатов большого количества взрывов атомных и термоядерных бомб стало обогащение окружающей среды короткоживущими радиоактивными изотопами. Во многих случаях вследствие взрывов появляются такие же ядра, что возникают в верхних слоях атмосферы под действием солнечного ветра и космических лучей. К таким изотопам относится, например, углерод-14.
В некоторых случаях испытания привели к значительному увеличению концентрации: так, уровень хлора-36 вырос примерно в 100 раз по сравнению с естественным. Сегодня большинство изотопов вернулось к доядерным значениям концентраций в атмосфере.
После попадания в атмосферу изотопы распространяются по всему земному шару и оседают по всей поверхности, в том числе в снегу Антарктиды. В снегу в районе южного полюса можно изучать скопившиеся изотопы, так как осадки послойно скапливаются год за годом. Однако хлор-36 также используется гляциологами для определения возраста ледяных кернов, так как у данного изотопа подходящий для этой цели период полураспада — 310 тысяч лет.
В работе коллектива французских ученых из Университета Экс-Марсель проведен сравнительный анализ накопления и мобильности хлора-36 в двух местах Антарктиды: рядом с российской станцией «Восток» и в районе ледяного купола Талос. Данные точки были выбраны из-за значительной разницы в осадках — около «Востока» выпадает всего 1,96 грамм на квадратный сантиметр водяного эквивалента в год, в то время как в районе Талоса вчетверо больше.
Исследователи получили данные о снеге, выпавшем с 1949 по 2007 год у «Востока» и с 1955 по 1980 около Талоса. Оказалось, что в области с большим количеством осадков концентрация хлора-36 устойчиво снижалась на протяжении всего изученного периода и достигла значений в четыре раза превышающих естественный фон к 1980 году, а в регионе с малым количеством снега снизилась только до десятикратного уровня к 2008 году.
Получается, что из снега около «Востока» продолжает выделяться радиоактивный хлор, появившийся в результате ядерных испытаний. Авторы связывают это с высокой мобильностью его соединения с водородом — соляной кислотой. Эта молекула может существовать в газовой фазе и перемещаться в нескольких верхних метрах снега в условиях малого количества осадков. Однако не весь хлор находится в таком виде, поэтому часть его пассивно сохраняется в снегу.
Также авторы нашли способ оценить по отдельности природный и искусственный темп накопления хлора-36. Для этого необходимо сравнивать концентрацию изотопа с концентрацией иона Cl-. Так как в естественных условиях эти величины сильно скоррелированы, то скачок количества изотопа без изменения уровня иона будет говорить о новом источнике. Использование этой поправки впервые позволило ученым независимо выделить в данных все главные ядерные испытания.
Ученые отмечают, что у работы есть и более широкий контекст, так как естественное появление радиоактивных изотопов, таких как хлор-36 и бериллий-10, связано с космическими лучами и, следовательно, интенсивностью магнитных полей Земли и Солнца. Следовательно, измеряя количество этих ядер в древних образцах льда можно восстановить динамику изменения солнечной активности на масштабе тысячелетий. Однако эти изотопы выпадают с разной скоростью, их геохимические циклы различны, на них влияют разные случайные факторы, такие как мощные извержения вулканов, поэтому для лучшего восстановления возраста льда и существовавшего в то время магнитного поля необходимо их сравнение. В этой связи необходимо детально понимать мобильность хлора и влияние ядерных испытаний на обогащение льда.
Ранее в антарктическом снегу нашли свежий радиоактивный пепел сверхновой от космического взрыва, произошедшего не более нескольких миллионов лет назад. Сама станция «Восток» переживает не лучшие времена — за десятилетия она частично ушла глубоко под снег, а ее износ составляет 90 процентов, о чем мы писали в материале «Остаться в Антарктиде».
Тимур Кешелава