Новые направления

Круг новых научных направлений с приставкой «крио» будет непременно расширяться и не только в науках о Земле. К таким выводам пришли российские ученые, итоги их исследования опубликованы в журнале «Арктика: экология и экономика».

«Сегодня можно уверенно говорить о существенном влиянии холодных явлений на погоду и климат. Надеемся на то, что ученые, занимающиеся профессионально этим направлением, разовьют и обогатят разделы криоклиматологии и криометеорологии. Параллельно с познанием и освоением человеком космоса будут возникать новые направления криологии. Они станут основой научной рефлексии открывающихся человеку новых, пока еще неизведанных горизонтов криоразнообразия», — сообщил руководитель Международного центра криологии и криософии ТюмГУ, академик РАН Владимир Мельников.

Криология складывалась в течение ХХ века при типичной ситуации разрыва между естественными науками и философией. В начале ХХI века рост знаний и нарастающее внутрипредметнее разделение породили формирование холистического образа криосферы Земли, то есть основанного на целостном подходе. «Развитие этого подхода способствует порождению в научной картине мира новых контекстов осмысления роли холода в многообразии природных процессов и явлений. Например, такие понятия, как криогенные ресурсы, криологическое время, криоразнообразие, криодетерминизм, а также новейшие направления криологии — криотрасологию, криогетеротопию и другие, — пояснил сотрудник ТюмГУ и Тюменского научного центра СО РАН Роман Федоров. — Но только благодаря созданию философских оснований целостного научного образа криосферы возможно осмысление роли холодного мира в эволюции вещественно-энергетических взаимодействий в атмосфере, литосфере и гляциосфере, возникновении и эволюции биосферы Земли».

По мнению ученых, можно также говорить об инженерной криологии, криоинформатике — науке о методах и процессах сбора, обработки, передачи, анализа криологической информации для ее использования при принятии решений. Причем, льды как природно-исторические образования не являются достоянием только планеты Земля. Они в той или иной степени развиты на планетах Солнечной системы, а Уран и Нептун называют ледяными гигантами.

Свойства различных льдов можно обобщить в модели многофункциональной системы с шестью основными компонентами, нанесенными на графики в масштабах пространства (лед как физическая система и природный материал), энергии (лед как физико-химическая система и агрегатное состояние воды) и времени (лед как система информации и управления). Концепция криоразнообразия охватывает множество биотических и абиотических систем, таких как снег, град и мерзлые породы, кометы, астероиды, криофильные бактерии, обитающие в вечной мерзлоте, атмосферные осадки, гидраты газа и ледяные вулканы.

«Разные криогенные явления и процессы обладают своими временны́ми закономерностями и масштабами, которые можно в обобщенном виде назвать криологическим временем. При этом осмысление места криосферы в научной картине мира во многом раскрывается через корреляции между криологическим, геологическим и биологическим временем. Сегодня можно говорить о том, что в отличие от геологического времени криологическое время определяет абсолютное состояние субстанций в течение времени существования Вселенной: 14 миллиардов лет. При этом холод является созидателем наибольшего разнообразия явлений природы с временем жизни от наносекунд до возраста Вселенной», — рассказал Владимир Мельников.

Еще одной, пока мало изученной гранью ресурсного значения криосферы являются ее биопротекторные свойства. Ярким примером этого служат бактерии, сохраняющие жизнеспособность в мерзлоте на протяжении тысяч и даже миллионов лет, в биологических особенностях которых может крыться разгадка увеличения продолжительности жизни человека. Как поясняют ученые, общее замедление биологических процессов в этих бактериях связано с отсутствием многих типичных для обычной среды воздействий: высокая диэлектрическая проницаемость льда гасит электромагнитные поля, жесткость парирует механические воздействия, низкая проницаемость уменьшает перенос вещества в толще льда, большая теплоемкость и аномальная теплота плавления гасят температурные колебания (криодемпфирование).

«Холод следует рассматривать в качестве системообразующего ресурса не только земного, но и вселенского масштаба. Он существует с момента зарождения Вселенной, являясь созидательной силой, которая способна организовывать и упорядочивать материю, начиная с элементарных частиц, формируя физическую структуру многих небесных тел. Именно поэтому вода во Вселенной преимущественно существует в форме льда», — говорят ученые. Теперь их цель — осмыслить современные ориентиры развития науки о холоде и произвести ревизию ее методологических основ.