Алексей Кураев работает во Франции, в Университете Тулузы. В рамках международной исследовательской программы «ERA.Net RUS plus» в этом году он и его коллеги завершают исследование о самочувствии Байкала в условиях резких климатических изменений. «Мы используем спутниковые данные, радарную спутниковую антиметрию – это достаточно сложная технология, очень чувствительная, – рассказывает учёный. – Кроме спутниковых данных мы использовали данные, полученные непосредственно на озере, в полевых условиях».

Таинственный круг

На космических снимках Байкала на весеннем льду иногда можно увидеть тёмные кольца диаметром 5-7 км и шириной около 1 км. Лёд в центре и вне кольца более толстый и белый, а в самом идеально ровном круге – тёмный и более тонкий. Кольца возникают достаточно непредсказуемо в разных местах и в разные годы. Они слишком большие, чтобы увидеть их, стоя на льду или на берегу. Зато их можно рассмотреть с высоты – с самолёта или со спутника.

Впервые такое кольцо было замечено на снимке 1999 года. По результатам наблюдений из космоса стало известно, что кольца проявлялись в 2003, 2005, 2008 и 2009 году и так далее. «С появлением в конце 2002 года ежедневных снимков спутникового датчика MODIS стало легче наблюдать, – говорит Алексей Кураев. – Но ледовые кольца не новый феномен. Мы обнаружили их на архивных снимках американского спутника LANGSAT, датированных ещё началом 1970-х годов».

Космические снимки этого явления, которые легко можно отыскать в Интернете, взбудоражили и простых обывателей. Особенно всполошились те, кто живёт в непосредственной близости от озера. «Что случилось с нашим Байкалом?» – пишут в социальных сетях под фотографиями этих снимков встревоженные местные жители.

От гипотезы до фактов

Возможные объяснения происхождения ледовых колец включают в себя большое количество гипотез – от атмосферного воздействия и биологической активности в верхнем слое воды до НЛО и мистификаций. Местные жители, размещая фотографии уникального явления, чаще всего предполагают версию вмешательства «внеземной цивилизации», вспоминая при этом странные круги на пшеничных полях в Великобритании и другие аналогичные загадки, которые любят уфологи.

Тем не менее среди научных объяснений наиболее часто упоминается гидротермальная активность озера Байкал, а именно чрезвычайно высокая интенсивность выхода газов (метана) из донных отложений. «Образование кругов связано с выбросами больших объёмов горючего газа (метана) из осадочной толщи дна Байкала. Поднимаясь со дня озера, природный газ провоцирует восходящий водный поток, который в процессе подъёма закручивается. Круговое тепловое течение разрушает ледяной покров снизу. Подтаявший лёд пропитывается водой, и на поверхности льда проявляется тёмное кольцо», – озвучивали СМИ версии учёных о возникновении таинственных кругов. Уфологи же утверждают, что это следы посадки или взлёта летательных аппаратов.

Однако от «природной» версии учёных местные только отмахиваются. Первоначальное предположение исследователей о том, что кольца на льду появляются из-за выбросов природного газа метана из осадков тектонической впадины на Байкале, кажется им не убедительным из-за того, что возникают круги с хаотичной периодичностью. Учёные признают, что выбросы метана не обеспечили бы явление такими странными временными рамками.

«Возможно, это атмосферное или биологическое влияние, кто-то говорит, что это рыбы или нерпы ходят кругами. Мои коллеги из Тулузы шутят, что это российские учёные, которые по ночам выходят с бульдозерами, чтобы создавать эти вещи и получать финансирование, – говорит Алексей Кураев. – Понятно, что до такого у нас ещё не дошло. Кто-то говорит о летающих тарелках. Это немножко эзотерические догадки. Однако всему есть научное обоснование. Большинство учёных говорит о выходах гидротермальных источников, о газогидратах, мы же считаем, что эта гипотеза не может объяснить появление всех колец».

Загадка природы

Для того, чтобы лучше понять процессы, ответственные за формирование, развитие и исчезновение ледовых колец, учёные обработали архивы спутниковых снимков и фотографий с целью получения как можно более полного перечня ледовых колец и их параметров. А также провели полевые гидрологические исследования в районах их формирования, в результате чего произошла переоценка существующих гипотез о происхождении ледовых колец.

– Мы проанализировали архивы спутниковых станций, исследовали видимый термический микроволновый диапазон, смотрели снимки с космической станции. В итоге обнаружили красные круги там, где в разные годы обнаруживали кольца, – сказал Алексей Кауров. – Всего было обнаружено 45 колец на Байкале (ранее было известно о 13), что самое интересное – мы нашли четыре кольца на Хубсугуле в Монголии. О чём вообще никто и не знал.

Учёные включили в перечень размеры, координаты, сроки появления кругов и выяснили, что эти круги появились ранее, чем в 2000-х годах, когда об этом явлении заговорили впервые после появления снимков со спутника МОDIS.

– Полевые измерения на Байкале мы проводим с 2010 года, чуть позже начали аналогичные исследования на Хубсугуле, – говорит Кураев. – В 2012 году исследовательской группе повезло. Это было в начале апреля, шли замеры толщины льда и температуры водопроводности. Через две недели у нас появилось кольцо. В 2014 году повезло ещё раз, 28 марта ничего не было, 1 апреля появилось кольцо. Сначала я подумал, что это первоапрельская шутка со стороны разных космических агентств, но нет. Поскольку мы ещё не выехали в поле, смогли очень детально сделать разрезы вдоль кольца в момент, когда оно появилось. В итоге мы обнаружили очень интересные вещи – наверху температура и глубина вдоль основного разреза электропроводности и плотности были одни, а внизу – другие. И вот это аномальное распределение температур – то, что в океанологии было давно известно, – это и есть двояковыпуклые вихри. Кроме того выяснилось, что эти вихри существуют до и во время появления колец – как юла, раскрученная в водной толще, которая может существовать достаточно долго, они крутятся по часовой стрелке. У вихрей достаточно большая скорость по периферии. Обнаруженные нами кольца – как на малых глубинах так и в районах, где нет известных выходов газа, – показывают, что гипотезы, связанные с выходом метана, не могут объяснить их появление.

Результаты гидрологических исследований подо льдом в районе колец на Байкале и Хубсугуле показывают наличие (до и во время появления ледовых колец) относительно тёплых вихрей в виде двояковыпуклых линз, расположенных точно под кольцами. Эти вихри являются причиной формирования ледовых колец в этих озёрах, считает Кураев. «Мы проводим переоценку существующих гипотез формирования ледовых колец и обсуждаем возможные механизмы образования вихрей», – сказал он.

По словам учёного, анализ всех имеющихся снимков показал, что с нерегулярной периодичностью эти необычные структуры появляются примерно в одних и тех же местах. Чаще всего эти круги возникают на северо-востоке Байкала (мыс Нижнее Изголовье, к югу от Святого Носа, мыс Крестовский). Но, судя по снимкам, на Байкале они появляются и во многих других местах. Именно эта деталь позволила учёным выдвинуть версию происхождения загадочных кругов, и это не газогидраты. Есть кольца в районах, где нет грязевых вулканов, гидротермальных источников. Средняя продолжительность существования этих явлений – 7–10 дней. Чаще всего такие круги появляются в апреле или в начале мая, иногда в январе.

Вихри под ледовыми кольцами характеризуются слабым или умеренным течением в центральной части и сильным течением в области кольца, ориентированным влево относительно касательной к границе вихря. Увеличение теплообмена между льдом и водой на границе вихря приводит к заметному уменьшению толщины льда по сравнению с центром кольца или областями вне его. Области тонкого и, как следствие, более тёмного льда идентифицируются на спутниковых снимках как гигантские ледовые кольца.

Ледовые кольца – это проявление воздействия линзовидных вихрей на поверхности льда. Однако предлагаемый механизм образования ледовых колец поднимает новый ряд вопросов, связанных с местоположением и стационарностью вихрей, длительностью их существования, временем и механизмами их генерации. Исходя из расположения ледовых колец, исследователи делают важную работу не только с точки зрения науки – лимнологии, физической географии, но и для местных жителей, пользующихся ледовыми переправами.

В феврале прошлого года в районе мыса Нижнее Изголовье исследовательская группа обнаружила новые проявления с аномальной структурой воды – вихри. Хотя лимнологи предупреждали местных жителей, что там могут появиться кольца, 16 марта под воду ушли два «уазика». К счастью, обошлось без людских потерь. «В феврале 2017 года мы снова нашли вихрь, но кольцо так и не появилось», – вспоминает Кураев.

Откуда берутся вихри?

Среди возможных причин появления вихрей называют воздействие ветра до начала ледостава (сейши), колебания поверхности воды и льда под воздействием атмосферного давления. Возможно, это речной сток или взаимодействие прибрежного течения с береговой линией. Не ясно также, возникают эти вихри до появления льда или во время устойчивого ледостава. Учёные продолжают искать ответы на эти вопросы.

«Мы начали активное сотрудничество с различными организациями и сделали буклет для туристов, жителей, где мы обозначили ледовые кольца Байкала и Хубсугула, а также сделали сайт, с помощью которого стараемся донести информацию до людей, – рассказал Кураев. – Мы просим помощи в сборе информации о разных аномальных ледовых вещах от людей, которые проводят много времени на льду и сами видели интересные явления».

Учёный уверен, что благодаря данным исследования можно снизить риск возникновения трагедий, связанных с гибелью людей на льду. Если обычные щели во льду можно сравнительно легко обнаружить, то в районе кольца тонкий лёд выглядит обычным. По его мнению, лучше избегать тех мест, где кольца обычно проявляются, даже если лёд в других местах прочный. Также важно своевременное оповещение местных жителей, если кольца появились на спутниковых снимках. Предсказать появление колец возможно, если удастся обнаружить тёплый вихрь в начале зимы, но это требует масштабных полевых работ.

«В начале сентября я изучал спутниковые архивы и нашёл ещё одно кольцо уже в Тыретском озере на Алтае. Оно небольшое, 3 км в диаметре, и зажато берегами. Таким образом, в нашей коллекции теперь три озера. Думаю, что это далеко не полный перечень. В принципе, эти внутритермоклинные вихри должны быть феноменом, который существует во многих озёрах, их надо искать», – говорит Кураев.