Парниковый эффект — одна из наиболее острых проблем современности, связанная кроме прочего с растущей концентрацией углекислого газа в атмосфере Земли. Ученые давно ищут различные способы переработки CO2. Один из вариантов — преобразование в метан, синтетическое газовое топливо.

Из-за работы транспорта, тепловых электростанций, металлургической промышленности в атмосферу выделяется большое количество углекислого газа, который оказывает негативное влияние на состояние окружающей среды. «Утилизировать» излишний CO2 можно благодаря альтернативным источникам энергии — ветровым и солнечным электростанциям. Природные ресурсы не иссякнут, но они очень нестабильны: ветер может и не появиться, когда нужно, чтобы произвести больше электроэнергии. Однако это не единственный минус таких систем.

— Допустим, у нас есть ветрогенератор, входящий в энергосеть, — поясняет научный сотрудник Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН кандидат химических наук Жанна Веселовская. — Если сильный порыв дует ночью, появляется избыток электроэнергии, потому что потребителей в такое время немного. Ее надо как-то запасти — например, преобразовав в топливо, которое можно долго хранить.

Первый этап такого процесса — электролиз воды, итогом которого является выделение водорода и кислорода, причем последний поступает обратно в атмосферу. H2 — экологически чистое топливо, но с ним есть сложности: водород в сравнении, например, c метаном гораздо более взрывоопасен и требует немало усилий для хранения. Поэтому и нужен второй этап преобразования — применение реакции Сабатье, в которой водород взаимодействует с углекислым газом при повышенной температуре в присутствии катализатора. В результате получаются метан (CH4) и вода.

— Выходит, полученный благодаря электролизу водород используется для преобразования в метан, при сжигании которого снова вырабатывается энергия — только уже не электрическая, а тепловая, — рассказывает Жанна Веселовская. — Энергия в этом топливе хранится в форме химических связей, и ее можно использовать по мере потребности. Инфраструктура для таких технологий уже существует — способные транспортировать CH4 на большие расстояния газопроводы, хранилища, система доставки к конечному потребителю. Метан может быть использован и для транспорта, хотя сейчас в автомобилях привычнее применять бензиновые и дизельные двигатели. Например, в Германии уже есть развитая инфраструктура метановых заправок, и автоконцерн «Ауди» даже разработал автомобиль, двигатель которого рассчитан на CH4.

Особенность предложенной новосибирскими учеными идеи заключается в том, что углекислый газ предлагается брать непосредственно из воздуха — вместо того чтобы поглощать из дыма тепловых электростанций, работающих на углеводородном топливе. Там высокая концентрация углекислого газа, и это удобно, но возникает проблема с его транспортировкой к месту производства водорода. Поэтому проще получать CO2 прямиком из воздуха, что можно делать в любой точке планеты.

Однако для этого необходим еще один важный элемент — материал (сорбент), позволяющий сконцентрировать CO2, так как его содержание в воздухе относительно невелико. Сорбент также должен не бояться воды, присутствующей в воздухе, и отдавать углекислый газ после того, как его поглотит, — такой процесс называется регенерацией материала. Для этого сорбент необходимо нагреть до определенной температуры — в идеале невысокой для большей экономии энергии.

— Мы использовали карбонат калия (K2CO3), — добавляет Жанна Веселовская. — Он относится к хемосорбентам, образующим химические соединения при взаимодействии с поглощаемым веществом. У них высокая емкость и селективность в сравнении с обычными сорбентами — ведь в воздухе немало других газов, которые нужно отделять.

Однако у кристаллического карбоната калия есть один недостаток — низкая скорость сорбции. Чтобы это исправить, активный компонент — карбонат калия — необходимо диспергировать (измельчить), так как у множества маленьких частиц доля поверхностных атомов больше, и, соответственно, они более реакционноспособны. Здесь на помощь приходит пористый носитель (в данном случае — на основе оксида алюминия), который пропитывается активным компонентом.

— K2CO3 нужен, чтобы сконцентрировать углекислый газ из воздуха, а носитель здесь — как губка с наноразмерными порами: в них и закрепляется карбонат калия, — поясняет исследовательница. — Когда эта система взаимодействует с воздухом при комнатной температуре, углекислый газ вступает в реакцию с частицами активного компонента внутри носителя и образует фазы, которые содержат больше CO2. Помимо прочего, носитель улучшает прочностные характеристики и механическую стабильность сорбента.

Таким образом, материал нагревается, чтобы отдать углекислый газ, после чего сконцентрированный CO2 смешивается с уже полученным при электролизе водородом и отправляется в реактор, где находится катализатор метанирования — никелевый или рутениевый. Инженерные решения для исполнения могут быть разными: например, в проточный адсорбер помещен сорбент, а нагретый газ из него идет в отдельный реактор с катализатором.

— Разработанный нами материал хорошо себя показал в сравнении с другими, — подытоживает Жанна Веселовская. — Его еще нужно оптимизировать: сейчас температура регенерации составляет 300 °С, а ее уменьшение даст возможность снизить затраты. Говоря о новизне нашей работы, на развитие которой был дан грант РНФ, следует отметить: тот факт, что карбонат калия взаимодействует с углекислым газом на воздухе, хорошо известен и открыт не нами. Сорбенты на основе карбоната калия тоже изучались ранее. Вместе с тем, работ по применению этих материалов для сорбции углекислого газа из воздуха практически не было — равно как и по совмещению технологии концентрирования атмосферного CO2 с его последующим метанированием.

Получаемое топливо можно использовать для обогрева помещений или заправки транспортных средств. Технология потенциально позволяет производить метан там, где расположен электрогенератор, работающий от альтернативного источника энергии. Это будет очень ценно в труднодоступных районах, куда топливо из-за особенностей местности доставлять сложно и дорого.

Алёна Литвиненко

Прошедшая зима шокировала европейцев небывалыми морозами. Отклонения среднесуточной температуры от нормы превысили 20 градусов! В скандинавских странах температура опускалась до -40 градусов. В Польше морозы доходили до -30 градусов. Двадцатиградусные морозы отмечались в Болгарии. В Венеции столбик термометра опускался до -7 градусов. Отрицательные температуры отмечались по Франции, в Германии, в Великобритании. Даже в Афинах случилось понижение температуры до -1,5 градусов. Центральную и Южную Европу накрыли сильные снегопады.

Примечательно то, что сообщения о точно таких же событиях трехсотлетней или четырехсотлетней давности используются учеными для обоснования гипотезы «малого ледникового периода» XIV – XVIII вв. Тем самым нам дают понять, будто обильный снег и отрицательные температуры для Европы совсем не типичны и становятся возможными только в результате глобального похолодания. Однако в наши дни речь идет о глобальном потеплении, и, тем не менее, за последние полтора десятка лет Европу несколько раз накрывали сильные морозы со снегом, живописуя именно те картины, с которыми ученые связывают гипотетический «малый ледниковый период».

В общем, что-то здесь не сходится…

Уже дежурной стала ссылка на пейзажи Питера Брейгеля (XVI в.), где он изображает глубокий снег и замерзшие водоемы, на которых, судя по всему, люди катаются на коньках. Неоднократно приходилось слышать, будто такая картина сложилась как раз из-за глобального похолодания (хотя XVI столетие якобы явилось временной «оттепелью»). Как бы то ни было, в нашем воображении типично «европейская зима» плохо ассоциируется со снегом и замерзшими водоемами. И это несмотря на то, что даже знакомые нам с детства сказки и повести иллюстрируют заснеженный европейский ландшафт не менее красочно, чем полотна Брейгеля.

Вспомним вот эту сказку:

«На площади каталось множество детей. Кто посмелее, привязывал свои санки к крестьянским саням и катился далеко-далеко».

Это - фрагмент из «Снежной королевы» Андерсена. Как мы знаем, снежная королева пообещала Каю «весь свет и пару новых коньков». Санки и коньки – в Дании! Андерсен жил в XIX веке, и катание ребятишек на санках и коньках в то время, судя по всему, было таким же обычным делом, как и в Средней полосе России.

А теперь перенесемся в Голландию. В XVI веке, судя по полотнам Брейгеля, там катались на коньках. А как обстояли дела в XIX столетии? Прекрасным свидетельством этому выступает повесть Мери Мэйп Додж «Серебряные коньки», вышедшая в свет в 1865 году и посвященная как раз Голландии того времени:

«Ханс  был  в  восторге  от  своих  новых коньков  и, стремясь  показать Гретель, как  прекрасно они «работают», выписывал на  льду такие фигуры, что девочка стискивала руки в безмолвном восхищении».

Читаем в другом месте:

«Как-то раз в январе, когда густо валил снег, Лоуренс Букман приехал с отцом навестить Бринкеров».

Итак, в январе «густо валил снег». И это было нормальным явлением. Еще одно примечательное место:

«И вот наступило двадцатое декабря и принесло с собой чудеснейшую зимнюю погоду. Теплый  солнечный свет  заливал всю  равнину.  Солнце  даже пыталось растопить  озера, каналы и реки, но лед вызывающе блестел, и не думая таять».

«Чудеснейшая зимняя погода» в Голландии XIX века – морозный солнечный денек, замерзшие каналы и… радостные люди, пришедшие на состязания конькобежцев. Именно так – катание на коньках было своего рода национальным спортом тогдашних голландцев.

Конечно, эту картину вполне можно связать с инерцией предшествующего глобального  похолодания. Но похоже на то, что снег и морозы не удивляли жителей Европы еще задолго до предполагаемого «малого ледникового периода». Приведем на этот счет свидетельство автора XII столетия – католического миссионера Гельмольда из Босау. В своей «Славянской хронике» он описывает войну князя бодричей Генриха Любекского с племенем руян (ран). Генрих направляет свои войска к городу Волигосту, расположенному на северо-востоке нынешней Германии, на балтийском побережье. В описываемые времена, судя по всему, он был отделен от материка водной преградой. Вот что пишет хронист:

«Воодушевленный этими увещаниями, князь снял лагерь с этого места и направился к морю. Узкий же пролив этого моря, который легко можно было охватить глазом, был в это время вследствие суровой зимы покрыт весьма крепким льдом».

И далее:

«В течение всего дня шли они по льду и глубокому снегу  и, наконец, около 9 часов очутились в земле paн. И тотчас же подожгли ближайшие к берегу селения».

Итак, море было скованно льдом и покрыто глубоким снегом. Была ли это аномалия с точки зрения участников событий? Автор ссылается на суровость зимы. Однако нигде не указано, что его это сильно удивляет – точно так же, как жителя Сибири не удивляют сорокоградусные морозы. Через год повторяется то же самое:

«На следующую зиму, когда море стало удобопроходимым, он, пригласив на помощь герцога Людера, вступил в ранскую землю с большим войском из саксов и славян. И едва они здесь пробыли три ночи, как холода начали уменьшаться и лед таять. И случилось, что, не завершив [своего] дела, они должны были вернуться, едва избежав опасности [погибнуть] в море».

То есть князь – как ни в чем не бывало – дожидается морозов, чтобы по льду преодолеть водную преграду. На мой взгляд, это говорит о том, что море в ту пору замерзало регулярно – когда сильно, когда не очень. Но сам факт замерзания никого не удивлял совершенно. Подчеркиваю, указанные события относятся к началу XII века – как минимум за пару столетий до начала гипотетического «глобального похолодания».

В этой связи резонно поставить вопрос: не являются ли аномалией как раз бесснежные европейские зимы. Приведем свидетельство еще одного автора – Геродота, жившего в V веке до нашей эры. Вот что он пишет о реке Истр (нынешний Дунай):

«Зимой воды этой реки достигают своего естественного уровня или немного выше, потому что в этой время в тех странах только изредка выпадают дожди, но зато ПОСТОЯННО ИДЕТ СНЕГ (выделено мной – О.Н.). Летом же глубокий снег, выпавший зимой, тает и отовсюду попадает в Истр. И вот этот-то талый снег стекает и наполняет реку, а также частые и обильные дожди (ведь дожди бывают там и летом)».

Таким образом, если верить отцу истории, то в античную эпоху снежные зимы были обычным явлением для Центральной и частично Южной Европы. То есть на территории нынешней Австрии, Чехии, Венгрии, Румынии, и возможно – Сербии и Болгарии – регулярно выпадал обильный снег. Геродот не утверждает, что Дунай замерзал, но из контекста следует, что снежный покров был устойчивым, поскольку снег лежал всю зиму. И судя по всему, климат в этих краях отличался повышенной влажностью.

Естественно, мы ни в коем случае не утверждаем, что европейские зимы были столь же суровыми, как в Сибири. Однако похоже на то, что зимы со снегом сами по себе долгое время не были для многих европейцев в диковинку. Существует легенда, согласно которой однажды император Карл Великий (IX век) заметил, что весной южные склоны Рейна избавились от снега намного быстрее, чем северные. Якобы в результате этого наблюдения император повелел засадить южные склоны виноградом, поскольку там был достаточно тепла до его вызревания.

По моему глубокому убеждению, именно устойчивый снежный покров позволил продвинуть виноградную лозу до самого севера Центральной Европы. Снег – прекрасная защита для растений от зимних холодов. Используемая в средневековье агротехника, когда побеги винограда вырастали прямо из почвы, от корней, а грозди располагались невысоко над землей (такую агротехнику впервые применили римляне на «Золотом склоне», в нынешней Бургундии), создавала хорошие условия для перезимовки лозы под толстым слоем снега. Возможно, до тех пор, пока снежный покров был устойчивым, пока не было погодных «сюрпризов» с чередованием морозов и оттепелей, европейские земледельцы особых проблем не испытывались. На мой взгляд, проблемы, которые ученые связывают с глобальным похолоданием, были вызваны не столько низкими температурами, а как раз нестабильностью.

Это обстоятельство красноречиво подтверждается суровой зимой 1709 года, когда европейским виноградникам был нанесен небывалый урон. Об этой зиме подробно пишет Род Филлипс в книге «История вина». Вот как это происходило во Франции:

«В январе 1709 года выпал обильный снег, а потом температура опустилась значительно ниже нормальных отметок, достигнув -16 градусов в Монпелье и -18 градусов в Марселе, тогда как в Париже температура не поднималась выше -20 градусов в течение 10 дней. Во всей Франции реки покрылись льдом. Затем температура поднялась, что привело к таянию снегов и разливу рек, но тут же снова опустилась, достигнув -23 градуса в Париже».

Отмечу, что самым страшным были здесь не низкие температуры, и именно указанные перепад, когда неожиданно сильная оттепель (подчеркиваю – неожиданно сильная, вызвавшая ПОЛНОЕ ТАЯНИЕ СНЕГА) сменилась морозами. Первая волна холода, идущая СО СНЕГОМ, не была катастрофической. Она могла плохо сказаться на урожайности, но, подчеркиваю, это еще не была катастрофа. Страшный удар виноградникам был нанесен сразу после оттепели, когда СНЕГА УЖЕ НЕ БЫЛО. Любой садовод знает, что резкий переход от тепла к холоду – самое страшное, что может быть для растений.

Кстати, этим объясняется, почему, например, на территории Кубани и Придонья сложно вырастить амурские сорта винограда, хорошо себя чувствующие в Западной Сибири. Виной тому – резкие перепады температур в конце зимы. Если европейская лоза выходит из зимнего покоя медленно, то амурец очень быстро пробуждается во время оттепелей, после чего гибнет с приходом новой волны холода. Вообще, донские виноградари испытывают серьезные проблемы как раз из-за отсутствия устойчивого снежного покрова, что сильно ухудшает условия перезимовки виноградной лозы (которую закапывают в землю). Как ни странно, но у алтайских виноградарей с этим проблем намного меньше – именно благодаря обилию снега.

Очевидно, однажды европейцы столкнулись с теми же проблемами – неустойчивым снежным покровом и резкими перепадами температур в зимний период (сопровождавшимися, надо полагать, сильными ветрами). Эти проблемы, как мне представляется, современные ученые связали с глобальным похолоданием. Хотя сегодняшняя ситуация – особенно у нас, в Сибири – лучше всего иллюстрирует характер проблемы. Можно вспомнить бесснежный морозный ноябрь 1990-го года, когда на дачах погибли многолетники. Можно вспомнить, как в Новосибирске в 2013 году снег не выпадал до самого декабря. Согласимся, что для сибирских регионов это совсем не типично. Но это – факт наших дней. Возможно, в Европе нечто подобное стало раз за разом происходить, начиная с XIV столетия, с которым ученые поспешно связали начало глобального похолодания.

Олег Носков

Одному из старейших и притом действующих исследовательских ядерных реакторов — томскому ИРТ-Т (Исследовательский реактор тепловой-Томский) — в этом году исполнилось 50 лет. Корреспондент «Чердака» побывала в реакторном зале и лабораториях Томского политехнического университета и выяснила, что и зачем «варят» сегодня в своем реакторе томские ученые.

По огромному залу разносится эхо слов экскурсовода: «Реактор работает постоянно, без перерывов. Даже сейчас он функционирует. Но на самой малой мощности, поэтому мы с вами не видим в воде голубого свечения заряженных частиц. Вам бояться радиации не стоит». Мы стоим на так называемом «пятаке» — крышке, покрывающей бассейн, в котором находится активная зона реактора. Вода в бассейне сверхчистая — настолько, что не оставляет на поверхностях никаких следов, хотя ее не меняли с 1984 года, с момента последней крупной реконструкции физического зала. 50 кубометров воды обеспечивают охлаждение реактора, защиту от радиации и замедление нейтронов. Вокруг зала с бассейном расположились лаборатории. Еще пара минут на фотосъемку — и маршрут нашей экскурсии проляжет как раз через них.

Мощность реактора ТПУ — 6 МВт. Для сравнения: мощности больших АЭС исчисляются тысячами мегаватт. Но исследовательские тепловые реакторы, к которым относится томский, в отличие от промышленных, просты в исполнении и управлении. Их создавали для того, чтобы не только получать научные данные, но и готовить будущих атомщиков. Для своего компактного размера ИРТ-Т имеет большое количество экспериментальных каналов, что позволяет одновременно облучать множество мишеней. А бериллиевый замедлитель и ловушки в зоне центральных каналов обеспечивают более плотный, по сравнению с другими реакторами того же типа, поток нейтронов.

Томский ИРТ сооружался одним из первых в стране: строительство началось в 1959 году, а первая цепная реакция началась в июле 1967-го. Начальный уровень мощности — 1 МВт — был увеличен в шесть раз после первой модернизации в 1984 году. Еще одно обновление реактор пережил в 2006-м, когда в соответствии с требованиями времени привели систему управления и защиты. К 50-летию исследовательский реактор ТПУ вновь усовершенствован: модернизированы линии легирования кремния, производства радиофармпрепаратов, линия для испытания материалов под воздействием мощных потоков нейтронов и гамма-излучения. Срок службы ИРТ-Т официально продлен: он продолжит работать как минимум до 2035 года.

В пультовой, где двое инженеров следят за состоянием реактора, новейшая техника соседствует с приборами, установленными здесь еще в годы строительства ИРТ-Т. Реактор, конечно, управляется автоматикой — так безопаснее и современнее, а технологии прошлого века здесь лишь «на подхвате». И в качестве действующих музейных экспонатов.

Промышленная алхимия

Секрет философского камня — по крайней мере, ту его часть, что касается трансмутации вещества, а не духа, — выяснил еще в начале прошлого века Резерфорд. Атомы одних элементов превращаются в атомы других в ходе радиоактивного распада их ядер или ядерных реакций, которые начинаются при бомбардировке атомов частицами, обыкновенно нейтронами. И мы давно этим пользуемся в промышленных масштабах.

Главная задача ИРТ-Т сейчас — быть источником нейтронов и гамма-излучения для исследований в области ядерной и радиационной физики, нейтронно-активационного анализа и ядерной медицины.

Например, сегодня в мире до 90% производства полупроводников обеспечивается монокристаллическим легированным кремнием. Кремний — основа микро- и силовой электроники: от микропроцессоров смартфона до электромобилей. Но обычный, чистый кремний для сегодняшней электроники уже недостаточно хорош. Поэтому его свойства улучшают при помощи легирования — внедрения примесей. Используются разные технологии легирования, но для равномерного введения добавок отлично подходит ядерный реактор.

— Под воздействием потока тепловых нейтронов кремний-30 (которого около 3% в природной смеси) переходит в радиоактивный изотоп кремний-31, который превращается в стабильные атомы фосфора-31. Преимущество технологии в том, что легирующая примесь распределяется равномерно по всему объему, в отличие от металлургического способа, при котором фосфор вводят в расплав кремния, — говорит инженер лаборатории № 33 ядерного реактора ТПУ Евгений Емец.

В России сегодня подобный нейтронно-легированный кремний производят всего пять реакторов, и один из них — реактор ТПУ. Здесь получают до пяти тонн легированного кремния в год, при этом его неоднородность — около 3%, что соответствует мировым стандартам. В России электротехническая промышленность пока только набирает обороты, поэтому основные заказчики ТПУ — из-за рубежа. К примеру, сейчас в Томске легируют кремний для китайских компаний.

— На нашем реакторе мы обрабатываем слитки диаметром до 128 мм. В дальнейшем планируется создать канал для легирования слитков кремния диаметром до 205 мм. Это значительная глубина проникновения, которая позволяет готовить полупроводники больших размеров. В мире таких установок — единицы, — отмечает Евгений Емец.

Другой пример того, как свойства материалов изменяются под воздействием ядерных реакций, — обработка топазов и аметистов. «Позагорав» в реакторе, камни приобретают интересные оттенки и ювелирную ценность. Бомбардировка быстрыми нейтронами преобразует кристаллическую решетку минерала, и топаз меняет цвет — от бледно-голубого до темно-синего. При этом чем дольше материал находится в реакторе, тем более насыщенны оттенки.

Сотрудники реактора тщательно проверяют обработанные камни на предмет излучения. Заказчику уходят только «чистые» топазы. Однако из-за примесей внутри минерала камни могут долго сохранять радиоактивность — такие экземпляры остаются в специальном хранилище при реакторе, пока не достигнут приемлемых показателей РА. По словам инженеров лаборатории, многие камни лежат там годами и «даже не собираются сдаваться».

Охотники за опухолями

Кроме микроэлектроники и «апгрейда» драгоценных камней, реактор работает и на медицину. В сентябре томские политехники заключили первые контракты на продажу дефицитного для России фосфора-32. Этот изотоп фосфора нужен и ученым, и медикам, но несколько лет не производился в нашей стране. Линия по производству фосфора-32 и ортофосфорной кислоты на его основе запущена в прошлом году при ядерном реакторе томского политеха.

— Под действием нейтронов из серы образуется изотоп фосфор-32. Он интересен заказчикам и сам по себе, и в составе ортофосфорной кислоты, которую мы также начали выпускать на линии при реакторе. Ортофосфорная кислота используется в производстве удобрений, в пищевой и химической промышленности. Изотоп фосфора-32 нестабилен, и его нельзя заготовить впрок, но наших мощностей хватит, чтобы покрыть запросы страны, — говорит заведующий кафедрой технической физики ТПУ Игорь Шаманин.

Фосфор-32 обладает слабым бета-излучением, поэтому может служить «маячком» для исследователей. В молекуле один из атомов стабильного фосфора-31 заменяют радиоактивным изотопом. Его излучение «подсвечивает» молекулы и дает возможность следить за их перемещениями — и потому используется в биохимических и молекулярных исследованиях.

Но исследованиями его применение не ограничивается. С помощью изотопа фосфора диагностируют онкологии головного мозга, внутриглазные метастазы, костные метастазы рака молочной железы. Концентрации изотопа в растущих тканях с интенсивным обменом веществ значительно выше, потому что ядра делящихся клеток усиленно поглощают фосфор-32. Поэтому, попав в организм, он начинает скапливаться в опухолях и других воспалительных инфильтратах.

Передвижения фосфора-32 по тканям организма, наблюдаемые с помощью томографа, покажут отклонения в работе жизненно важных органов — почек, сердца, плаценты. Кроме того, бета-частицы, испускаемые при распаде изотопа, способны на небольшом расстоянии уничтожать клетки. Поэтому это соединение врачи используют и для лучевой терапии при различных формах злокачественных заболеваний кроветворной системы и лимфоидной ткани.

В лаборатории № 31 ядерного реактора ТПУ исследователи готовятся к старту клинических испытаний нового радиофармпрепарата, который даст точный ответ о местах скопления раковых клеток в лимфатической системе организма. Политехники работают вместе с коллегами из томского научно-исследовательского медицинского центра (НИМЦ).

— Сегодня при обнаружении злокачественной опухоли, не зная расположения в этой области лимфоузлов — ловушек для раковых клеток, хирурги на всякий случай удаляют вместе с опухолью и другие контактирующие с ней ткани — как правило, с избытком. Например, при раке молочной железы часто удаляют всю грудь, включая лимфоузлы и лимфотоки от шеи до поясницы. Хотя это предотвращает рецидив, но ухудшает качество дальнейшей жизни пациента. Новый препарат укажет точно, где располагаются ближайшие к опухоли сторожевые лимфоузлы и есть ли в них раковые клетки. Если нет, то и опухоль удалят с минимальными повреждениями здоровых тканей. Восстановление организма после перенесенного заболевания и операции пойдет быстрее. Подобной диагностики такого уровня достоверности в мире пока нет, — подчеркивает сотрудник лаборатории № 31 Евгений Нестеров.

Ключевым элементом нового препарата стал короткоживущий изотоп технеций-99м — один из самых востребованных изотопов в ядерной медицине. С его помощью проводят до 70% радиодиагностических процедур в мире. Популярность технеция объясняется тем, что этот радионуклид не дает чрезмерной лучевой нагрузки на человека и быстро выводится из организма. При этом из-за значительной энергии гамма-излучения перемещение технеция-99м по организму и его накопление в тканях визуализируется с помощью однофотонной эмиссионной томографии. Доставка технеция-99м к тому или иному органу осуществляется специально подобранными химическими соединениями — компонентами РФП, которые вступают в реакции обмена с исследуемыми органами и тканями. При этом больные и здоровые клетки «кушают» меченый препарат с разной скоростью, что и позволяет обнаружить патологию.

— Это выглядит примерно как школьный класс: здесь встречаются разные ребятишки, но когда звенит звонок, они хватают рюкзачки и бегут каждый к своей семье. «Рюкзачки» — это и есть наш технеций, — рассказывает Александр Рогов, сотрудник лаборатории № 31 исследовательского ядерного реактора ТПУ.

В препарате, синтезированном для диагностики раковой опухоли, томские политехники прикрепили технециевый рюкзачок к наночастицам оксида алюминия. На томографии технеций «подсвечивает» пораженные лимфоузлы, помогая врачу определить объемы удаляемой ткани. Ученые убеждены, что при успешном прохождении клинических испытаний новый препарат выйдет на рынок уже к 2021 году.

Яна Пчелинцева

28 сентября 2017 г. по инициативе мэрии Новосибирска состоялся XIII Новосибирский инновационно-инвестиционный форум «Сельхозмашиностроение и переработка агропродукции». В его работе приняли участие как сами аграрии, так и производители сельскохозяйственного оборудования и новосибирские ученые. Поделиться впечатлениями от Форума и рассказать об его итогах мы попросили начальника департамента промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Александра Люлько.

– Целью этого Форума было вовлечь все заинтересованные стороны – ученых, разработчиков, производителей – в обсуждение вопросов, связанных с оснащением нашего агропромышленного комплекса оборудованием отечественного производства. Тем более сейчас, когда, с одной стороны, государство декларирует курс на импортозамещение, а высокий курс доллара и евро повышает конкурентоспособность нашего производителя на рынке. А это весьма важная для новосибирской экономики отрасль: в промышленности Новосибирска 22 % составляют предприятия, которые занимаются сельхозпереработкой и выпуском товаров сельского хозяйства. Их продукция чрезвычайно востребована.

Вторая важная задача, которую мы ставили перед собой – развитие внешнеэкономических связей нашего города. На Форум были приглашены наши соседи из Белоруссии, и они отправили в Новосибирск очень солидную делегацию. Ее возглавил премьер-министр Республики Беларусь Андрей Владимирович Кобяков и председатель Правления Белкоопсоюза Валерий Иванов, в состав входили представители многих крупных предприятий.

– Вы сказали, что в работе Форума активно участвовали наши ученые…

– Да, они подготовили несколько интересных докладов на Форуме. Представитель ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН Дмитрий Афонников рассказал о наработках в области точного земледелия. Сегодня много говорится о цифровой экономике, технологии будущего. Так вот, то, что предлагают Д. Афонников и его коллеги нашим аграриям, и есть – цифровая экономика в сельском хозяйстве. Не менее интересными были выступления сотрудников Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий (объединившего ряд институтов Краснообска). Так, д.т.н. Николай Иванов рассказал о ресурсосберегающей стратегии развития сельскохозяйственного производства области на основе эффективного использования машинно-тракторного парка. Кстати, на Форуме была представлена не только наша наука, но и образование – в лице Аграрного университета. Поездка в университет белорусской делегации стала отдельным пунктом программы Форума и пунктом весьма плодотворным: договорились, что ряд белорусских предприятий передаст для учебных нужд НГАУ технику своего производства на безвозмездной основе.

– А еще каких-то соглашений удалось достичь по итогам Форума?

– Сразу нескольких. Ассоциация «НовосибирскАгроМаш» заключила соглашение с Гомсельмашем о совместном выпуске кормоуборочной техники в Новосибирске. До этого у нас в основном велось создание прицепной техники, а теперь речь идет об организации совместного российско-белорусского производства самоходной техники. СибНИА им. Чаплыгина и Минский завод гражданской авиации № 407 договорились о совместной работе по модернизации самолетов Ан-2 и Як-40, которые широко представлены в авиапарке наших стран. Завод «Сибэлектропривод» с управляющей компанией холдинга «БЕЛАЗ-Холдинг» заключили соглашение о стратегическом партнёрстве.

И, наконец, белорусское предприятие «Оптическое станкостроение и вакуумная техника» договорилось о контракте с Новосибирским приборостроительным заводом на поставку оборудования на сумму 2 млн долларов. Так что в плане договоренностей о сотрудничестве Форум получился однозначно плодотворным. А насколько нам удалось способствовать развитию этой отрасли в городе в целом, покажет время.

Георгий Батухтин

Во время охранно-спасательных работ на археологическом комплексе Турист-2 сотрудники Института археологии и этнографии СО РАН обнаружили ранний могильник эпохи бронзы. Там были найдены предметы, не имеющие аналогов в мире.

«Комплекс Турист-2 расположен практически в центре города, на правом берегу Оби (там, где сейчас строится микрорайон «Европейский берег», — прим. ред.), — рассказывает директор ИАЭТ СО РАН член-корреспондент РАН Михаил Васильевич Шуньков. —  Он со всех сторон зажат новостройками. Чтобы эта территория не была для учёных окончательно потерянной, здесь в быстром порядке ведутся широкомасштабные археологические работы».

На раскопках этого года, которые закончились в сентябре, были получены ошеломляющие результаты.

«Мы нашли ранний могильник эпохи бронзы, я думаю, что это кротовская культура, но с этим надо ещё разбираться.  Он датируется III тысячелетием до нашей эры. Там были обнаружены поясные пряжки, пластическая скульптура из камня, изделия из кости и бивня мамонта и многое другое. Сами по себе вещи абсолютно уникальные. Если иконографически мы можем видеть параллели в культурах этого круга, то найденным предметам аналогов нет. Они, без преувеличения, достойны Эрмитажа. Я уверен, что к их анализу не раз ещё будут обращаться специалисты», — отмечает заместитель директора по научной работе ИАЭТ СО РАН академик Вячеслав Иванович Молодин. 

Наряду с пластическим искусством здесь найдены и костяки людей, и керамика. Это позволит надёжно диагностировать эти материалы и заниматься их предметных изучением.

По мнению исследователей, находка подчёркивает важность проведения археологических охранно-спасательных работ. «Всё это богатство, которое цены не имеет, могло быть утрачено под ножом бульдозера, — говорит Вячеслав Молодин».

Пока в России не создана археологическая служба, поисково-спасательными работами приходится заниматься ИАЭТ СО РАН и другим академическим институтам.

Не так давно президент США Дональд Трамп заявил о том, что намерен увеличить добычу и экспорт углеводородного сырья, используя данный шаг в противостоянии с Россией. Как мы знаем, большие надежды американское руководство возлагает на сланцевую добычу, поскольку именно благодаря «сланцевой революции» на мировом рынке увеличилось предложение нефти и газа, что существенным образом отразилось на ценах. Так, в прошлом году заработал первый американский терминал для экспорта сжиженного газа. За первые четыре месяца 2017 года американский экспорт СПГ составил более 5 млрд кубометров, восьмикратно превысив показатели аналогичного периода прошлого года. И хотя в мировых масштабах это совсем незначительная доля, она в определенной степени вынуждает российских экспортеров вести более гибкую политику в отношении европейских покупателей углеводородов. Например, России пришлось снизить цены на газ и заняться собственными проектами по сжиженному газу.

По нефти – схожая ситуация. Отмена конгрессом США сорокалетнего запрета на экспорт нефти привела к серьезному росту поставок нефти из этой страны, которые в текущем году приближались к миллиону баррелей в день.

Откровенно говоря, в России длительное время довольно скептически относились к «сланцевой революции». Во всяком случае, руководство ведущих российских нефтегазовых компаний еще три-четыре года назад не испытывало какого-либо беспокойства по поводу американских конкурентов, рассчитывая на длительное сохранение относительно высоких цен на углеводороды (именно так следует из открытых заявлений со стороны главы «Роснефти» и главы «Газпрома»). Российские эксперты, со своей стороны, сосредотачивали внимание на высокой себестоимости сланцевой добычи, что – на их взгляд – не давало американцам каких-то особых преимуществ по отношению к странам с развитой традиционной добычей (включая, конечно же, и Россию).

В свете сказанного остается выяснить, насколько серьезен для отечественных производителей нефти и газа «американский фактор». Можно ли считать данную тенденцию долгосрочной и не окажутся ли американцы мировыми лидерами в области прогрессивных технологий добычи нефти и газа, «застолбив» себе место и в нашей стране? Напомню, что для освоения арктического побережья с российской стороны уже привлекалась американская компания Exxon Mobil Corporation, пробурившая разведочную скважину в Карском море. Из-за санкций сотрудничество прекратилось, хотя в будущем отношения с Западом вполне могут вернуться в прежнее русло. Не случится ли так, что российские нефтяные и газовые гиганты и в дальнейшем будут полагаться на западные технологии и на западных специалистов, игнорируя отечественных разработчиков? Такие опасения есть.

Ситуацию разъяснил академик Алексей Конторович, выступая на недавней пресс-конференции в Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. На его взгляд, недавнее сотрудничество с американской компанией имело чисто рыночную подоплеку. Иначе говоря, американцы бурили скважину не потому, что у нас в стране напрочь отсутствуют соответствующие технологии и оборудование, а потому, что те предложили российским партнерам достаточно выгодные условия. Как правило, они осуществляют подобные услуги за свой счет, рассчитывая на участие в последующем «дележе добычи». Наших производителей, очевидно, такие условия нисколько не смущают. Судя по всему, у новоявленных «эффективных менеджеров», взявших в свои руки сервисный блок, существуют какие-то свои представления о выгоде. По словам Алексея Конторовича, руководство «Сургутнефтегаза», например, на такие условия не пошло, прекрасно осознавая, что «скупой платит дважды».

В общем, всё зависит от политики конкретной компании. Тем более, объективные обстоятельства вынуждают теперь наших производителей пересматривать устоявшиеся подходы к делу. В настоящее время, отмечает ученый, и «Роснефть», и «Газпром» стали уделять более серьезное внимание развитию технологий, чем было раньше. Так что нельзя уверенно говорить об их готовности полностью «лечь» под американцев.

Что касается влияния американского экспорта на мировые цены, то в данном случае ситуацию необходимо рассматривать в историческом срезе. Рынок сегодня, действительно, волатилен. И на то есть веские причины, полагает Алексей Конторович.

«Понимаете, - разъясняет он, - Соединенные Штаты с 1970-х годов наращивали импорт нефти. А затем – раз! - и в один год от этого отказались. И этот момент проглядели все – и мы, и арабы. В итоге на рынке оказались избытки нефти, которые и ударили по ценам».

Сейчас, в сложившейся ситуации, уже принимаются определенные «ответные» меры. Однако, по мнению Алексея Конторовича, ресурсы сланцевой нефти не бесконечны. «Добыча в сланцевых скважинах, - говорит он, - падает очень быстро. Поддерживать ее теми методами, которые используются при традиционной добыче, пока не удается. Поэтому я думаю, что это – рывок пятнадцати–двадцати лет. За это время американцы снимут «сливки», а дальше всё вернется на круги своя».

Алексей Конторович уверен, что и российская, и арабская традиционная нефть никуда не денутся, и будут устойчиво поставляться на рынки. Хотя, считает он, не учитывать «сиюминутные» ситуации мы не имеем права. Так, мы долгое время поставляли газ в Европу и были, фактически, монополистами. Кроме Норвегии с Россией никто соревноваться не мог. А затем на европейские рынки пришел сжиженный газ. Почему? Потому что с Ближнего Востока газ невозможно было поставлять в Европу обычным путем. В результате, благодаря новому технологическому решению, у России появился на Ближнем Востоке очень сильный конкурент в лице Катара и Ирана. Катар и Иран, по словам ученого, имеют вместе газа столько же, сколько имеет Россия. «Они вполне могут с нами конкурировать. И - к сожалению для нашего «Газпрома» - свою политику по газу они местами строят гораздо умнее», - отметил Алексей Конторович. В частности, он обратил внимание на то, что в Катаре и в Иране не сжигают (как это принято на наших месторождениях) жирный газ – пропан и бутан. В Катаре, например, специально построили газоперерабатывающие заводы, стали сжижать эти газы, создали для них специальную газохимию, выстроили всю технологическую цепочку. В общем, очень грамотно поставили всё дело. Теперь, по сути, россиянам приходится учиться у них. «Китайцы, - заметил Алексей Конторович, - покупают у них этот газ и строят на своем побережье предприятия по его переработке».

В России можно без проблем отправлять такой газ на переработку в Татарстан, где есть соответствующие производственные мощности. Однако в «Газпроме» считают, что им это не выгодно. Поэтому жирный газ банально сжигается на месте.

«Надо не только иметь ресурсы – надо их использовать так, чтобы приносить максимальную пользу экономике страны. У каждой компании, помимо корпоративных интересов, должны быть еще и государственные интересы. А если их не хватает, то государство должно это регулировать. Если государство потребует от компаний выделять этан, пропан, бутан и отправлять на переработку, то они никуда не денутся, и будут исполнять», - подытожил Алексей Конторович.

Таким образом, чтобы не проиграть в конкурентной борьбе, в вопросах недропользования необходимо наводить порядок. Государственные требования, по идее, должны быть выстроены так, чтобы стимулировать технологическое развитие отрасли. В противном случае Россия начнет стремительно терять свою долю в экспорте.

Та же «сланцевая революция» показала, что новейшие технологии способны оказывать сильное влияние на ситуацию на мировом рынке. А развитие технологий, в свою очередь, требует более внимательного отношения к науке, в том числе и с точки зрения финансирования перспективных разработок. Пока же общественность с увлечением обсуждает фантастическую зарплату главы «Роснефти» и стоимость его шикарной яхты. Полагаю, было бы намного лучше, если бы упомянутая компания прославилась столь же фантастическими вложениями в НИОКР.

Олег Носков

Российская академия наук (РАН) должна активизировать свою международную деятельность и заняться научной дипломатией. Об этом во вторник на заседании президиума РАН сообщил ее президент Александр Сергеев.

"Международная деятельность РАН в настоящий момент очень важна. Сложная геополитическая ситуация, военные противостояния, и здесь то, что сейчас называется научная дипломатия, - очень важная функция... Мы, конечно, должны нашу международную деятельность с учетом тех полномочий, которые у академии наук есть, с учетом важности этого момента активизировать", - сказал Сергеев.

По его словам, почти 500 ученых являются иностранными членами РАН. Число академиков и членов-корреспондентов РАН в России составляет около 2 тыс. человек.

"У нас есть еще "отряд" в 500 человек, которые с огромным уважением, даже трепетом, относятся к своему членству в Российской академии наук. Потенциал мы не очень хорошо используем", - подчеркнул Сергеев.

Это направление в академии будет курировать вице-президент академии, руководитель Специальной астрофизической обсерватории РАН Юрий Балега.

В своем развитии микроскопия за несколько веков прошла ряд важных этапов, каждый из которых существенно раздвигал границы возможного для наблюдений и изучения. Довольно долго ученые пытались найти подходящие инструменты для изучения составных частей клетки: белков, ДНК и РНК. В 1960-х годах XX века первые работы такого рода в Москве публиковал член-корреспондент АН СССР Николай Киселев, который пробовал изучать биологические объекты с помощью электронного микроскопа. Но одним из главных препятствий стала невозможность помещения живого объекта в вакуумную среду (необходимую для работы обычного электронного микроскопа) без специальной обработки, которая в свою очередь ухудшала состояние самого объекта.

Были свои ограничения и у других методов, которые ученые пытались применять. Например, для рентгеновской кристаллографии нужны хорошо организованные кристаллы, которые далеко не всегда можно получить.

Продвинуться в изучении нефиксированных биологических объектов с помощью электронной микроскопии позволили работы Жака Дюбоше, который в конце 80-х годов научился очень быстро замораживать воду, чтобы она создавала вокруг образца пленку и тот сохранял бы свою форму в вакууме. В итоге, был создан т.н. «витрифицированный лед Дюбоше», который не рассеивает электроны. Наблюдатель видит молекулы, которые заморожены в этом льду, но сам лед остается «невидимым» для микроскопа.

Дюбоше и стал одним из нобелевских лауреатов этого года. Второй – Ричард Хендерсон – в 1990 году сумел первым получить с помощью электронного микроскопа трехмерное изображение белка родопсина в разрешении до отдельных атомов.

Третий – Йоахим Франк – занимался рибосомами. Рибосома не имеет никакой симметрии. Поэтому собрать ее целостный «портрет» из отдельных изображений молекул долго не получалось. Франк разработал способ компьютерной обработки множества двумерных изображений для получения трехмерной структуры и в итоге создал модель поверхности рибосомы.

 А все вместе лауреаты считаются теперь основателями нового направления – криоэлектронной микроскопии.

Какие же новые возможности она открывает? На пресс-конференции в президиуме СО РАН руководитель группы микроскопических исследований Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН д.б.н. Елена Рябчикова привела пару примеров:

– Возьмем, например, вирус гриппа. В обычном просвечивающем электронном микроскопе мы наблюдаем сам вирус и можем различить шипики на его поверхности, они выглядят «лохматыми». Криоэлектронная микроскопия дает информацию не только о наличии шипиков, но и позволяет оценить их расположение относительно вирусной оболочки. В случае вируса гриппа это очень важно, ведь шипики — это те самые гемагглютинин и нейраминидаза, которые определяют типы вируса. Или, допустим, криосрез эпидермиса кожи: с его помощью выясняется, что между границами двух клеток есть липидные многослойные структуры.

Никакой другой метод не покажет и тоненькие «волоски» на поверхности супермелкой бактерии, а ведь с помощью таких «органов» бактериальные клетки взаимодействуют с клетками людей и животных, в результате чего мы можем заболеть.  Конечно, однако, после этого надо поставить запятую и перечислить еще около сотни полезных вещей, которые криоэлектронная микроскопия может дать.

Разговор о возможностях современной микроскопии и о том, как высоко оценивает значение этой отрасли научное сообщество, мы продолжили с заведующим Центром коллективного пользования микроскопического анализа биологических объектов (Институт цитологии и генетики СО РАН) к.б.н. Сергеем Байбородиным.

– Сергей Иванович, скажите, насколько вообще часто достижения в области микроскопии удостаиваются Нобелевской премии?

– На самом деле не так уж и часто. В 1986 году Нобелевскую премию по физике присудили Эрнсту Руска, который построил первый прототип просвечивающего электронного микроскопа (причем, он сделал это еще в 1932 году). Вместе с ним премию получили изобретатели сканирующего зондового микроскопа Герд Карл Бинниг и Генрих Рорер. И, действительно, появление электронной микроскопии стало настоящим прорывом в науке, в области научной приборной базы. Ранее, в 1953 году, голландский ученый Фриц Цернике получил Нобелевскую премию по физике за изобретение фазово-контрастной микроскопии. Это метод получения изображения в оптической микроскопии, позволяющий изучать неокрашенные препараты, разделяя их структуру по оптической плотности. Если брать несколько шире, то можно привести еще пару примеров, когда премия вручалась за исследования, тесно завязанные на микроскопию. В самом начале века, в 1906 году, химик Камилло Гольджи был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за изучение клеток нервной системы. В частности, величайшей работой Гольджи многие считают революционный метод окрашивания отдельных нервов и клеток, названный «чёрной реакцией». И в 1974 году два бельгийца - Альбер Клод и Кристиан де Дюв - вместе с американцем Джорджем Паладе получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытия, касающиеся структурной и функциональной организации клетки. Это был цикл работ, выполненных с помощью электронной и световой микроскопии, разных ее методов. Вот, пожалуй, и все.

– А теперь Нобелевской премии удостоена криоэлектронная микроскопия. Насколько важен этот метод?

– Я не готов оценить значение криоэлектронной микроскопии в отдельности. Сейчас все идет настолько в комплексе – и физические, и химические, и рентгеновские исследования. И часть этого общего процесса – упомянутый метод. А чтобы давать ему отдельную оценку, я не настолько хорошо с ним знаком.

– Тогда поговорим о задачах развития микроскопии в целом. Ученые разглядели клетку, потом отдельные молекулы, теперь на очереди атом?

– На самом деле, микроскопы, способные различать атомы, уже есть. Вопрос не столько в масштабах, сколько в качестве изображения и том объеме информации, которую можно из него извлечь. И здесь микроскопия не стоит на месте, идет постоянное развитие, в том числе, благодаря комплексному подходу, о котором я говорил. Да, «заглянуть внутрь» живой, функционирующей клетки и получить объемную картинку происходящих в ней процессов мы в обозримом будущем вряд ли сможем. Но наука научилась, в определенной степени, обходить этот барьер: когда путем объединения полученных изображений ультратонких срезов с клетки для электронной микроскопии или оптических срезов для конфокальной лазерной микроскопии мы создаем ее трехмерную модель и таким образом можем изучать работу клетки «изнутри». И этот подход сейчас активно развивается.

– Современное микроскопическое оборудование стоит очень дорого. Насколько хорошо им обеспечены институты Академгородка?

– На самом деле, в институтах СО РАН есть современные трансмиссионные и сканирующие электронные микроскопы – у физиков, геологов, химиков. Что касается микроскопии для биологических исследований, то наш Центр коллективного пользования обеспечен приборами хорошо. У нас есть трансмиссионные электронные микроскопы, установлен сканирующий лазерный микроскоп, причем в такой полной комплектации он, пожалуй, единственный в России. И на сегодня его возможности еще полностью даже не используются – далеко не у всех научных групп есть средства и финансирование для экспериментов столь высокой степени сложности. Есть хорошие флюоресцентные микроскопы с соответствующим программным обеспечением для обработки полученных изображений.

То есть, оснащение нашего ЦКП немного опережает текущие запросы научных сотрудников СО РАН, а значит – есть простор для развития соответствующей исследовательской работы.

Есть хорошие сканирующие лазерные микроскопы в ряде биологических и медицинских институтов. Но, опять же, по ряду задач они обращаются в наш ЦКП. И дело тут даже не в разнице в оборудовании. Просто подготовить и провести современный сложный эксперимент нельзя без специалиста с соответствующей подготовкой. И поскольку определенные задачи возникают в этих институтах не так часто, им проще и удобнее обратиться к нам, чем заниматься подготовкой собственных специалистов такого профиля. С ходу такую технику не освоишь. Мы им оказываем необходимую помощь, поскольку у нас, повторю, есть для этого все необходимое. А возможности нашего оборудования пока даже шире тех задач, которые ставят перед собой исследователи.

Наталья Тимакова

Как показали результаты летней экспедиции, флора затерянного в дельте Лены острова Самойловского оказалась гораздо богаче, чем считалось ранее. Там отлично чувствуют себя как болотные растения, так и привыкшие к засушливым пескам, а на окраине даже встречаются орхидеи. Полученные данные могут изменить представления о происхождении этого и ему подобных островов, их динамике и скорректировать прогнозы развития Арктики.

В этом году к проекту «Лена-дельта» присоединились новосибирские почвоведы и ботаники. От Центрального сибирского ботанического сада СО РАН там побывал главный научный сотрудник доктор биологических наук Николай Николаевич Лащинский.

«В 2016 году Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука поставил задачу развёртывания на о. Самойловском комплексных исследований с привлечением максимального количества российских ученых. Появилась необходимость в работе, которая органично сочетала бы подходы самых разных научных направлений: палеонтологических, геоморфологических, геофизических, почвоведческих, ботанических,— рассказывает учёный. — Чем интересна ботаническая часть? Растения, в отличие от животных, всегда сидят на одном месте. Поскольку они не имеют возможности убежать в случае плохих условий, им приходится как-то приспосабливаться. Соответственно, они могут рассматриваться как индикаторы — причем не только сиюминутных условий, а представлять усредненные данные за ряд лет, — рассказывает Николай Николаевич.

— То есть изучение растительного покрова интересно не только само по себе, но и тем, что через сочетание видов и находки каких-то новых, мы можем сказать, какие условия здесь есть или какие тенденции просматриваются.

В некоторых случаях простое наблюдение и описание растительных сообществ может заменить дорогостоящие геофизические исследования и быть даже более точным».

В прошлые годы была сделана детальная аэрофотосъемка Самойловского с применением беспилотных аппаратов. Так удалось получить данные, которые позволили посмотреть структуру покрова острова и рельеф его поверхности с точностью до 5-20 сантиметров. Задача, которая стояла  пред  Николаем Лащинским, — интерпретировать эти данные в терминах биоразнообразия. Грубо говоря, соотнести цветные пятна на карте с теми растениями, которые их составляют. Это вызвало необходимость полевых исследований, которые и были проведены летом.

Остров Самойловский очень маленький (всего два на два км) и в геологическом отношении очень молодой.  По разным оценкам, его возраст составляет от 3,5 до 4,5 тысяч лет. Некоторые исследования флоры этого острова  уже проводились и раньше, немецкими биологами. Однако в основном они ограничивались интерпретацией космических снимков — разрешением 30 метров на пиксель, что позволяло только в самом грубом приближении описать его растительность.

«Более детальное обследование выявило отличия с ранее сделанными предположениями, и очень сильные. Так, когда я смотрел на снимки, я предполагал, что остров на 90 % заболочен. Оказалось, не совсем так. Большей частью это хорошо дренированная территория с минеральными почвами и тундрой, что существенно меняет представление о происхождении острова, его развитии и о дальнейших перспективах», — говорит Николай Лащинский.

Почва представляет собой область взаимодействия живого и неживого. Она отражает, что происходило с природой за последнюю пару тысяч лет. Если бы на Самойловском было полигональное болото, какие наблюдаются в других местах Арктики, его верхний активный слой, который оттаивает, состоял бы практически целиком из торфа — остатков полуперегнивших растений. Но там торфяной слой занимает не более двух-трех сантиметров, а иногда с поверхности сразу начинаются песчаные грунты. Это говорит о том, что растительный материал очень быстро перегнивает, минерализуется.

Однако всё же покров острова очень мозаичный. Он включает в себя и болотистые участки, и довольно много озёрных, сильно обводненных. «Удивительным было то, что, при огромном количестве маленьких озерков и переувлажненных мест, они оказались очень разными по своей динамике. В некоторых действительно происходит накопление органики, и видно, что на дне собирается большой слой полуперегнивших растительных остатков. А в других мы видим просто песчаное дно с нулевым количеством органических веществ. Причем такие озерки могут быть расположены совсем рядом, на расстоянии пяти-семи метров друг от друга», — отмечает исследователь.

Эти данные показывают: при кажущейся простоте острова, его развитие идет несколькими путями, на него влияют совершенно разные природные факторы, что выливается в достаточно заметное разнообразие местообитаний, позволяющих жить самым разным растениям с разными экологическими требованиями. Например, по омываемой Леной периферии острова, для которой характерны довольно крутые обрывы на песчаных почвах, можно увидеть небольшие участки выдувания, эолового волнистого рельефа с образованием микродюн. В этой зоне оказались необычные и очень богатые типы тундр — до 30 видов сосудистых (цветковых) растений на 100 квадратных метров (обычно в тундрах их всего 10—12 видов).

«Мхи и лишайники требуют специалиста особой квалификации, поэтому сейчас сказать о состоянии разнообразии этих групп на Самойловском я ничего не могу. А высшие сосудистые уже можно предварительно оценить. Нами собран большой гербарий, он сейчас как раз находится на стадии определения, уточнения, — рассказывает Николай Лащинский. — Предварительно, по самым грубым оценкам, можно сказать, что на территории острова у нас имеется около 120-130 видов цветковых растений».

Как раз в окраинной зоне богатых тундр часто встречается единственная орхидея, живущая в этих, необычных для орхидей, условиях. Именно она является очень чутким индикатором своеобразия условий — каких именно, пока только предстоит выяснить. Здесь могут помочь геологи и почвоведы, потому то есть ряд гипотез и предположений, для проверки которых нужны детальные анализы грунта.

Почему важно изучать маленький остров Самойловский? Подобных островов в дельте Лены  достаточно. Это крупнейшая дельта в Арктике и одна крупнейших в мире. Ее познание проливает свет на очень многие вопросы формирования арктических побережий, современного развития природы Севера, и того, как оно будет происходить в дальнейшем.

Кроме того, есть и практический аспект. Дельта Лены очень изменчива, и, особенно в связи с  планами активизации Северного морского пути, крайне важно знать динамику этих маленьких островов: где они появляются, насколько живучи, устойчивы, как быстро исчезают, какая растительность их закрепляет, что делает их стабильными, а что нестабильными, и так далее. На большую часть этих вопросов можно ответить с помощью исследования одного модельного острова, которым вполне может быть Самойловский.

«Конечно, в дельте Лены есть и другие острова с гораздо более сложной и длительной историей, — говорит ученый. — Я думаю, что проект на Самойловском не остановится. Мы сделали маленький задел, посетив совместно с геологами и палеонтологами ряд участков и на коренном берегу Лены, и на соседних островах, где имеются выходы коренных горных пород».

Поскольку дельта Лены — это очень динамичное место, острова живут и умирают. Помимо Самойловского, появившегося всего 4-4,5 тыс. лет назад, там сейчас есть острова возрастом 20-130 тыс. лет.

Во-первых, это позволит пролить свет на эмиссию парниковых газов в Арктике. В северных широтах, особенно на Северо-Востоке России, есть отложения, называемые ледовым комплексом или едомой (на Самойловском они отсутствуют, зато отлично развиты на соседнем острове Курунгнах). Помимо того, что в них содержатся гигантские ледяные жилы, они обогащены гумусом — органическим веществом. По ряду прогнозных оценок, среднее содержание этого вещества там может доходить до 2 %. Когда едома размораживаются, содержащаяся в ней органика поедается микроорганизмами. При этом выделяется либо метан, либо углекислый газ. Это усиливает парниковый эффект и вызывает дальнейшее протаивание, что снова оборачивается выбросами газов. Так по кругу идёт самоускоряющийся процесс деградации мерзлоты.

Однако до сих пор мало внимания уделялось тому, что при оттаивании едомы на ее поверхности наблюдается совершенно другой растительный покров. Вместо привычных мхов, кустарников, карликовых растений вырастают крупные злаки высотой до 30—40 см, образуя луга – красивые, зеленые, яркие, достаточно высокопродутивные. Освободившиеся в результате деятельности микробов минеральные вещества играют роль некого удобрения, чем пользуются «пришедшие» сюда растения. Они для  построения своего организма поглощают СО2 из воздуха. Выражаясь иными словами, происходит секвестирование углерода  — то есть запасание его в живых организмах.

«Очень может быть, что эта составляющая невероятно мощная, и она снижает или вообще нивелирует эффект выброса СО2 в атмосферу при таянии едомы. Это кардинально меняет роль едомы в изменении климата», — говорит Николай Лащинский.

С этими явлениями даже связана одна гипотеза (пока находящаяся на стадии предположения и никоим образом не подтверждённая): по тем или иным причинам в ледниковые и межледниковые эпохи всегда существовали места, где мерзлота таяла — в долинах рек, по южным склонам. Логично предположить, что там,  как и сейчас, развивалась злаковая растительность. Если так, это снимает противоречие между очень низкой продуктивностью тундры и тем огромным количеством костей мамонтов и прочих крупных млекопитающих, которые в этих местах находят. Возможно, они как раз и были пастбищами, на которых крупные животные находили себе достаточное пропитание.

Во-вторых, изучение соседних островов необходимо и для того, чтобы ученые могли, сравнивая с ними Самойловский, реконструировать путь развития Арктики. Логично предположить, что острова дельты Лены развиваются по сходному сценарию. Соответственно, на более старом  острове все процессы зашли намного дальше, а более молодому многие из них только предстоит пережить.

«Если мы зациклимся на одном Самойловском, единственный путь — посидеть там 1 000 лет и посмотреть, что произойдет. Но вместо этого мы можем посетить 5—15 островов в сходных условиях, каждый из них имеет свои стартовые позиции, свою длительность развития. Таким образом, из ряда разобщенных участков мы можем составить единый временной ряд. Это позволит нам  — разумеется, с некоторой степенью теоретизирования —  достаточно быстро восстановить порядок развития за очень большой период», — отмечает Николай Лащинский.

Учёный отмечает, что на Самойловском  созданы очень хорошие условия для исследований, что не может не привлекать: «Обычно в таких отдаленных местах экспедиция работает в экстремальных условиях, что ограничивает количество и качество получаемых данных. Здесь же есть прекрасная станция с возможностью первичной обработки данных, с наличием интернета. Это привлекает исследователей многих направлений из многих научных организаций».

Интеграционный проект «Интегральная характеристика криолитозоны по данным дистанционного зондирования, геолого-геофизических, геоботанических и почвенных исследований, проводимых на базе НИС о. Самойловский», объединяет четыре института Сибирского отделения (ИНГГ СО РАН, ЦСБС СО РАН, Институт почвоведения и агрохимии СО РАН и Институт физики им. Л.В. Киренского КНЦ СО РАН, он рассчитан на три года.

Перед Николаем Лащинским стоит задача — к началу следующего лета сделать геоботаническую карту Самойловского. В ходе последующих полевых сезонов ученые планируют посетить места острова, в которых не бывали ранее, и проверить, насколько корректно карта их описывает.

Исследователи надеются, что итоговая крупномасштабная карта Самойловского позволит не только оценить биоразнообразие флоры, но и найти связь между геологическими, геофизическими, почвенными параметрами острова и  параметрами растительности. Кроме того планируется продолжить изучение эмиссии парниковых газов из едомы на Куругнахе и соседних островах.

Диана Хомякова

Фото предоставлено Алексеем Фаге и Николаем Лащинским

Если оглянуться назад, то развитие нефтегазового комплекса страны нельзя назвать иначе, как этапами Большого пути. С советских времен стратегия освоения месторождений нефти и газа ориентировалась исключительно на крупномасштабные проекты, немыслимые без активного государственного участия и привлечения огромных финансовых ресурсов. Советские руководители в вопросах выкачивания недр долгое время совершенно сознательно играли «по-крупному». После распада СССР грандиозные планы, по понятным причинам, пришлось отложить в сторону. Однако с тех пор, как нынешнее руководство страны сделало ставку на созидание «Энергетической Державы», на повестку дня опять вышло «планов громадьё». Вопрос только в том, насколько в нынешних условиях целесообразно воспроизводить подходы прошлых лет. Или необходимо сделать некоторые поправки на объективные обстоятельства, несколько изменившиеся за последнее время?

На этот вопрос попытался ответить академик Алексей Конторович, открывая очередную Всероссийскую молодежную конференцию в Институте нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН. По словам ученого, те идеи, те технологии, которыми  у нас пользовались последние 80-90 лет, в значительной степени уже исчерпаны. И сегодня, считает Алексей Конторович, нам нужен новый шаг, новый рывок. А для этого нужны «свежие мозги», поскольку очередные прорывы в нефтегазовой сфере будет осуществлять новое поколение ученых (в этом, собственно, основное значение молодежной научной конференции, посвященной памяти академика Андрея Трофимука).

Чтобы понять особенность текущего момента, необходимо оценить сам вектор развития отечественной нефтегазовой отрасли.

Исторически сложилось так, что за сто прошедших лет освоение месторождений осуществлялось в строгом направлении с запада на восток, от территорий с относительно благоприятным климатом (Кавказ, Поволжье) – к территориям с суровым климатом (север Западной Сибири, Восточная Сибирь, Арктика). То есть с каждой новой эпохой сама природа ставит перед российскими геологами и геофизиками всё более и более сложную задачу, решить которую можно только при государственной поддержке науки.

Самым показательным моментом является то, что советским ученым-новаторам (таким, например, как упомянутый академик Андрей Трофимук или академик Иван Губкин) приходилось регулярно преодолевать скепсис и сомнения со стороны более консервативных коллег,  доказывая наличие богатых нефтегазовых месторождений в суровых краях нашей страны. Практика подтверждала их правоту, поскольку месторождения обнаруживались там, где их существование многим казалось немыслимым. Так, по поводу Западной Сибири некоторые заслуженные ученые высказывались, будто нефти там нет и быть не может, скептически оценивая предложения тогдашних новаторов. И тем не менее, именно суровые сибирские края открыли перед нашей нефтегазовой отраслью невиданные перспективы. Мало того, надолго определили дальнейшее развитие страны. В Западной Сибири, например, запасов углеводородного сырья оказалось столько, что они не только покрыли потребности отечественной промышленности, но частично покрыли потребности Западной Европы, став для нас важнейшей составляющей экспорта.

Перед войной, отметил Алексей Конторович, в нашей стране добывалось максимум 20 млн тонн нефти в год. В конце 1920-х годов основные месторождения находились на территории Чечни, Дагестана и Азербайджана. Для огромной страны, вставшей на путь индустриального развития, этого было совершенно недостаточно.

Поэтому перед советской геологической наукой встал вопрос: где и как искать новые нефтегазоносные области. Первый район, на который указали ученые той эпохи, была Волго-Уральская нефтегазоносная провинция – территория в бассейне Волги, к западу от Урала. Примечательно, что в те годы данный регион считался «востоком России». Хотя для настоящего «востока» страны, отметил Алексей Конторович, нашим ученым было еще очень и очень далеко.

Показательно то, что поиски новых «восточных» месторождений могли опираться только на серьезные научные прогнозы, поскольку поверхностных проявлений нефти в этих краях практически не было, особенно в Западной Сибири. Именно по этой причине мало кто верил в сибирскую нефть. Не прояви тогда ученые-новаторы настойчивости, то  «Энергетическая Держава» не состоялась бы в принципе. По большому счету, геологи уже не ждали «подарков» от природы в виде поверхностных проявлений нефти. Поиск новых месторождений опирался на принципиально новую парадигму, где научные исследования играли ключевую роль. Это и определило характер дальнейшего развития отечественного нефтегазового комплекса.

Учтем и то обстоятельство, что бурно растущая индустрия требовала большого количества углеводородного сырья. Отсюда закономерно вытекала установка на поиск крупных месторождений, освоение которых возможно только при непосредственном государственном участии. Успехи наших ученых, предсказавших крупнейшие месторождения в Западной Сибири, надолго закрепили соответствующий подход к освоению нефтегазовых месторождений. Данный момент был, по сути, ключевым положением указанной парадигмы. В принципе, в советские годы иного подхода к развитию не предполагалось. Коль планы у государства были громадные, то соответствующие масштабы предписывались и геологоразведке. По словам Алексея Конторовича, первой задачей было «расширение географии нефтяной промышленности» за счет новых провинций в континентальной части территории страны. Предполагалось последовательное освоение всё новых и новых провинций с запада на восток. Соответственно, второй неотъемлемой частью данной стратегии был поиск, в первую очередь, уникальных и КРУПНЫХ по запасу месторождений. Освоение множества мелких месторождений считалось нецелесообразным ввиду неоправданных затрат на инфраструктуру.

Необходимо понимать, что все крупные месторождения нефти и газа, с которыми нынешнее руководство страны связывает большие надежды, были открыты еще в советские годы. Именно тогда были подтверждены прогнозы насчет того, что запасы углеводородов в Арктике сопоставимы с запасами углеводородов на суше. Иначе говоря, нынешняя «арктическая эпопея» есть лишь запоздалая попытка продолжить реализацию советской стратегии развития нефтегазового комплекса.

Однако, замечает Алексей Конторович, советская парадигма к настоящему времени практически реализована.

«Мы дошли до Тихого океана и до Северного Ледовитого океана, и дальше на суше расширять географию нефтегазовой промышленности нам некуда. Мы открыли почти все крупные и гигантские месторождения». Последовательная реализация этой парадигмы, считает ученый, как раз и сделала нашу страну «Энергетической Державой».

Всего было разведано около 50 млрд тонн нефти и добыто 21 миллиард. В принципе, гнаться сейчас за показателями нефте- и газодобычи уже нет смысла. Производить нужно столько, сколько «возьмет» рынок. По словам Алексея Конторовича, Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция останется главной нефтяной базой Росси еще на многие десятилетия. В общем, считает он, задачи, поставленные прошлой парадигмой, в целом решены. Поэтому сейчас необходимо сформулировать новую парадигму.

Фактически, все крупные месторождения были открыты в советское время. Сейчас основной «сгусток» открытий приходится на мелкие и мельчайшие месторождения. Когда-то, отмечает Алексей Конторович, им совершенно не уделяли внимания, и сегодня для их освоения необходимы соответствующие разработки. Этим, конечно же, должна заняться наука. Здесь, утверждает Алексей Конторович, потребуются другие технологии, потребуется другая институциональная среда. В настоящее время для  освоения таких месторождений можно привлекать небольшие частные компании (что было немыслимо в рамках предшествующей парадигмы). Это одно из важных положений. Параллельно необходимо «аккуратно» использовать старые крупные месторождения, немалая часть которых сильно обводнена. «Отделение воды – это очень большая проблема, но, тем не менее, их надо осваивать, поскольку там большие запасы», - подчеркнул ученый. На его взгляд, их надо осваивать по новым технологиям, что также является важнейшей задачей для науки.

В общем, дальнейшее развитие нефтегазового комплекса потребует новых решений и новых «творческих мозгов». В принципе, «творческие мозги» в стране есть, что наглядно подтверждают молодежные конференции. Главное, чтобы они оказались востребованными в своей стране.

Олег Носков