Eduscience

Eduscience

Rozwój nauki i metod łączności satelitarnej spowodował, że dostęp do badań polarnych prowadzonych na dryfującym lodzie Arktyki może mieć każdy w czasie rzeczywistym, ale pomysł dryfującej stacji powstał wiele lat temu w czasach wielkich polarnych wypraw eksploracyjnych Nordenskjölda i Nansena.

Na fragmencie pola lodowego o wymiarach 300 x 300 m dryfuje po Morzu Arktycznym norweska stacja polarna FRAM 2014/2015. Nazwa stacji nawiązuje do nazwy statku, którym prawie 120 lat temu znany norweski badacz polany Fridtjof Nansen próbował dotrzeć do bieguna północnego, wykorzystując dryf lodów w obrębie basenu arktycznego.

Jak Nansen wpadł na pomysł dryfującej stacji badawczej?

Wszystko zaczęło się od Jamesa Gordona Bennetta (Gordona Benneta), właściciela pisma „New York Herald”, który miał słabość do sportów ekstremalnych (wyścigów samochodowych, motorowych, latania samolotami, balonem, a także pływania jachtami), a przy tym posiadał ogromną fortunę. Gordon Bennett wsławił się zorganizowaniem udanej misji korespondenta gazety „New York Herald” Stanleya, którego wysłał w 1868 roku do Afryki w celu odnalezienia zaginionego w jej centralnej części Livingstone’a (misjonarza i odkrywcy). Z kolei w 1879 roku przygotował i sfinansował wyprawę ratunkową, która miała uwolnić unieruchomioną w lodach Arktyki grupę polarników pod dowództwem szwedzkiego uczonego Nordenskjölda. Nordenskjöld szukał Przejścia Północno-Wschodniego przez Morze Arktyczne, co szczęśliwie się udało i pomoc ostatecznie nie była potrzebna. Zakupiony i zaopatrzony przez Bennetta statek „Jeannette” (Fig 1.) wyruszył w rejon leżący na północ od cieśniny Beringa i zaczął penetrować tamte obszary (odkrywając m.in. grupę wysepek, nazwanych później De Longa od nazwiska dowódcy wyprawy). Wyprawa zakończyła się niestety tragicznie, statek został zgnieciony przez lody i tylko kilku członkom załogi udało się ujść z życiem. Natomiast wrak „Jeannette” zyskał drugie życie – po trzech latach na jego szczątki natrafili Eskimosi na południowo-zachodnim wybrzeżu Grenlandii, a także sam Nansen, który w tamtym czasie przemierzył Grenlandię na nartach w towarzystwie kilku kolegów. Wrak musiał więc dryfować w poprzek Morza Arktycznego. Fakt ten dał prawo przypuszczać Nansenowi, że istnieje wielki prąd morski, dzięki któremu lody Arktyki są w ruchu.

Śmiały plan Nansena

Nansen w 1893 roku zorganizował wyprawę, która miała polegać na celowym doprowadzeniu do wmarznięcia statku w lody w rejonie wschodniej Syberii, i traktując go jako bazę, przepłynięcia nim przez Morze Arktyczne, a może nawet trafienia w ten sposób na biegun północny. Ta wyprawa odniosła sukces – po dwóch latach statek Nansena „Fram” (Fig. 2.) wymarzł z lodów w rejonie cieśniny, pomiędzy północnym Spitsbergenem a Grenlandią, noszącej obecnie nazwę cieśniny Fram i bezpiecznie powrócił do Tromsø. Nie udało się natomiast zdobyć bieguna – trasa dryfu „Frama” prowadziła około 400 mil od bieguna. Nansen z towarzyszem podjął próbę dotarcia do bieguna po lodzie, korzystając z psich zaprzęgów (psy zostały zabrane na statek z taką właśnie myślą). Próba nie powiodła się, Nansen zawrócił z drogi na biegun, dotarł do Ziemi Franciszka Józefa i na południe od archipelagu natrafił na rosyjskie statki, które zabrały go na ląd (Fig. 3.).

Kontynuacja wypraw polarnych z wykorzystaniem dryfu lodów Arktyki

Na wiele lat pomysł wykorzystania dryfu lodów został zapomniany. Dopiero w 1937 roku Rosjanie zorganizowali ekspedycję, kierowaną przez Papanina, zasłużonego oficera Czeki (organu czuwającego nad bezpieczeństwem państwa, odpowiedzialnego za represje w Rosji w latach 1917–22), którego Stalin oddelegował do kierowania badaniami na Dalekiej Północy. Wraz z trzema towarzyszami Papanin został przewieziony na biegun północny samolotem. Tam na niewielkim polu lodowym założono stację „Biegun Północny – 1”, która dryfowała po Morzu Arktycznym przez 274 dni. Kiedy kra zaczęła się rozpadać załogę stacji ewakuowały lodołamacze „Taimyr” i „Murman”. Stacje dryfujące na lodzie stały się na długo domeną radzieckich i rosyjskich badaczy polarnych – do dzisiaj zorganizowanych zostało 40 tego typu ekspedycji. Dopiero w latach 60. XX wieku do badań polarnych z udziałem dryfujących stacji dołączyli Amerykanie (Stacja Fletchera, 1966–1968, Fig. 4.), a ostatnio Norwegowie (Fig. 5., Fig. 6.).

Norweska ekspedycja FRAM 2014/15 z udziałem poduszkowca („118 lat później”)

Nowatorski projekt Norwegów oparto na pomyśle przedstawionym w 1995 roku przez J.K. Haalla, fizyka morza, pracującego w Geological Survey of Israel, który zaproponował wykorzystanie w badaniach Arktyki poduszkowców. Te poruszające się nad powierzchnią lodu i wody pojazdy miały zapewnić badaczom rozszerzenie zasięgu badań stacji dryfującej o możliwość przemieszczania się w znacznym (do 100 km) promieniu od stacji. Równocześnie miały stanowić środek transportu w razie konieczności ewakuacji stacji z powodu rozpadania się pola lodowego, na którym stacja byłaby zlokalizowana.

Pomysł, nad realizacją którego opiekę przyjęło Nansen Environmental and Remote Sensing Centre przy współpracy wielu znaczących instytucji naukowych i technicznych (m.in. Uniwersytet w Bergen, Instytut im. Wegenera), obejmował przygotowanie do badań w warunkach polarnych i zastosowania jako bazy mieszkalnej i laboratorium – średniej wielkości poduszkowca (12 m x 6 m) 2000TD Mark III angielskiej firmy Griffon Hovercraft Ltd. (Fig. 5.) oraz wyposażenia w aparaturę badawczą, która została rozmieszczona wokół zbudowanego z lodu hangaru poduszkowca na polu lodowym (Fig 7.). Założono, że poduszkowiec będzie wykorzystywany do badań w promieniu około 100 km od bazy. Techniczne możliwości poduszkowca zapewniają szansę ewakuacji na odległość do 1000 km (taki zapas paliwa mieści się w zbiornikach poduszkowca).

Ekspedycja o kryptonimie „FRAM 2014/15” zaczęła się w sierpniu 2014 roku. Poduszkowiec, któremu nadano imię „Sabvabaa” (w języku Inuitów oznacza „zwinnie poruszający się nad nim”) przez ponad miesiąc współpracował z lodołamaczem Instytutu Wegenera „Polarstern” w badaniach w środkowej części Morza Arktycznego (Fig. 8.). We wrześniu na grubym polu lodowym o rozmiarach około 300 x 300 m została zbudowana stacja dryfująca – z brył lodowych zbudowano hangar dla poduszkowca i miejsce do pobierania prób z dna morskiego oraz zmontowano aparaturę badawczą (Fig. 7.). Załogę stacji stanowią emerytowany profesor Uniwersytetu w Bergen Yngve Kristoffersen i Audun Tholfsen. Zamieszkują oni we wnętrzu poduszkowca (Fig. 9–11.). Wymiana załogi ma nastąpić w lutym lub marcu bieżącego roku. Czas pracy stacji planowany jest do końca 2015 roku.

Program naukowy stacji jest bardzo szeroki i obejmuje badania:

1) w zakresie geologii i geofizyki:

- pobieranie prób osadów powierzchniowych z dna oceanu oraz prób osadów starszych, odsłaniających się na podmorskich stokach; jednym z celów jest poszukiwanie śladów skał pochodzenia kosmicznego, związanych z hipotetycznym uderzeniem w Ziemię asteroidy na granicy kredy i jury;

- profilowanie sejsmoakustyczne dna oceanu w wybranych miejscach, kilkoma typami aparatury pomiarowej oraz ciągłe profilowanie dna za pomocą systemu echosond w celu dokładnego rozpoznania morfologii dna na trasie stacji;

2) w zakresie oceanografii:

- pomiary prędkości i kierunków prądów morskich na całej głębokości morza;

- pomiary mikrostruktury i turbulencji wody morskiej;

- pomiary temperatury i chemicznego składu wody przy pomocy sondy CTD;

3) pomiary lodu:

- pomiary temperatury lodu;

- pomiary grubości lodu i charakteru pokrywy śnieżnej na powierzchni około 100 km² w regularnej siatce pomiarowej (elektroniczna aparatura do pomiarów grubości lodu jest na stałe zamontowana na poduszkowcu);

4) meteorologii:

- dane do światowej sieci meteorologicznej zbierane w sposób ciągły przez automatyczną stację meteorologiczną, znajdującą się na polu firnowym;

- pomiary promieniowania w zakresie fal długich i krótkich.

Stacja ma stałe połączenia komunikacyjne przez system satelitów Iridium.

Pod adresem www.geonova.no/diaries/sabvaabaa publikowane są tygodniowe raporty z pracy stacji, zawierające mapy ostatniego odcinka drogi, zdjęcia oraz opis wykonanych badań. Można je otrzymać po rejestracji i wypełnieniu stosownego formularza. Dane ciągłych obserwacji meteorologicznych są przesyłane online do centrów meteorologicznych.

 

Tekst: dr Jerzy Giżejewski

 

Źródła:

www.polarhovercraft.no

www.geonova.no

Babicz J, Walczak W, 1970, Zarys historii odkryć geograficznych, PWN, Warszawa.

Imbert, B., 1996, Wielkie wyprawy polarne. Wydawnictwo Dolnośląskie, Wrocław.