Геология - наука о Земле. При чем же здесь Космос? – спросите вы. Ну, конечно, при помощи спутников-сателлитов, геологи получают удобную и надежную связь. Космические навигационные системы, тоже вошли в арсенал геологов, освободив их от множества неудобств и сложностей с определением координат на местности. Однако, сегодня мы можем говорить и о том, что космические аппараты занимают все более уверенные позиции в геологоразведке и мониторинге.
Глубокая разведка
Говоря о возможностях «космической» геологоразведки, мы подразумеваем удивительный эффект, благодаря которому, подняв точку наблюдения, мы можем увеличить не только площадь, но и «глубину» обзора. Методом космического зондирования можно всего за полгода со спутника исследовать огромную территорию (свыше 10 000 км2) на глубину от 0 до 12 и ниже км. с погоризонтным проникновением 30,60,120 метров и дать прогноз, где есть, а где нет нефть, уран или подземные воды. Исходя из этого, надо сказать, что результаты космической фотосъемки открыли геологам Землю «в разрезе».
Общепринятой теории, объясняющей такой эффект – пока нет, но отсутствие научных объяснений, того, почему на снимках из космоса скажем, яркость отдельных участков поверхности зависит от толщины укрывающего рыхлого покрова, не мешает геологам пользоваться своего рода космическим «рентгеном» в практических целях.
Еще в 1969 г. с борта космических кораблей «Союз-6», «Союз-7» и «Союз-8» проводились фотосъемки геологических образований восточного побережья Каспийского моря. С борта корабля «Союз-9» В. И. Севастьянов получил большое число космических изображений геолого-географических объектов в южных районах европейской части СССР, в Казахстане, Западной Сибири. «Портрет Земли» сделанный из Космоса показал геологам, что, например, Средняя Азия и Кавказ, рассечены крупными тектоническими швами. Анализ ранее полученной геологами «в поле» информации показал, что на линии разломов «наложились» практически все известные в этих районах нефтегазовые месторождения, включая и Бакинский бассейн. Одним из наиболее интересных открытий, сделанных с непосредственным участием космонавтов, стало обнаружение огромного количества кольцевых структур и линеаментов. (ФОТО 1)Вся поверхность Земли оказалась буквально испещренной этими образованиями разных размеров. Изучение направлений линеаментов, которые во многих случаях представляют собой разломы и видимые разрывы, показало, что они отражают строение каркаса земной коры и его современную динамическую напряженность. Характеристики этих геологических структур, обнаруживаемых из космоса, позволяют исследовать многие природные ресурсы Земли.
Это позволило начать формирование «банка дешифровочных признаков и индикаторов геологических объектов». Сверяя результаты «космической разведки», с геологическими картами досконально изученных традиционными методами территории, геологи достигли высокой степени воспроизводимости полученных результатов и корректности картографического представления данных
При этом, отметим, что космические методы разведки недр значительно (в разы) дешевле, чем традиционные способы геологоразведки (ГРР). Они не подменяют известные методы, а «вписываются» в общий план поисково-разведочных работ, увеличивая точность прогноза, сокращая расходы и сроки проведения работ. Помогают сопоставить и аппроксимировать данные сейсморазведки, увязать данные редкой сети в единый структурный план, включающий: информацию о наличии (или отсутствии) нефти, урана или подземных вод на соседних с разведочной территорией площадях, детальную топографическую информацию для планирования полного цикла геологоразведочных работ; независимость от сложностей рельефа исследуемой территории; абсолютную экологическую чистоту.
Так что, «космическая» информация оказалась очень полезной для геологов, но чтобы пользоваться ей эффективно, необходима система, которую мы назовем…
Глобальный мониторинг
Десятилетия космической эры позволили накопить огромные массивы информации, использованные при создании глобальных мозаик спутниковых «покрытий» и карт. Для начала скажем, что самой известной и долговременной гражданской программой глобального мониторинга стала программа «Landsat», (ФОТО 2) данные которой распространяются бесплатно через порталы геологической службы США (USGS). На основе снимков «Landsat» создана первая доступная глобальная мозаика поверхности Земли «GeoCover 2000». Глобальное покрытие Земли спутниками «Landsat» обновляется с периодичностью 5–10 лет. В открытом доступе сегодня находятся глобальные «покрытия» программы EOS, которые делятся на несколько «продуктов» и регулярно обновляются по мере сбора данных.
Теперь, рассмотрим вопросы развития глобального мониторинга более подробно. Мы знаем, что, системы автоматического слежения за земной поверхностью появились в рамках военных программ. Еще в 50-е гг. прошлого века США использовали в системе своего ПВО создали тихоокеанский позиционный оборонительный район из семи эшелонов автоматических буев. А так же программ освоения Космоса, в этом плане, пожалуй, наиболее совершенной автоматической системой контроля была, реализована Советским Союзом в проекте «Луноход». Развитие технологий, в том числе достижения информационных отраслей, позволил миниатюризировать электронные схемы до молекулярного уровня, делая реальным полностью автоматизированные, с всеобъемлющим программным обеспечением, сложные многоцелевые и в то же время компактные, полностью автономные космические системы мониторинга.
Важнейшей технологической составляющей высокотехнологического мониторинга земной поверхности являются космические аппараты дистанционного зондирования Земли (КА ДЗЗ). Главной задачей развития современной системы космического мониторинга является увязка разрозненных спутниковых группировок в единое целое, а для этого необходимо дальнейшее насыщение системы космическими аппаратами, закрывающими все еще существующие «мертвые зоны» наблюдения. Технологически такое насыщение происходит за счет создания узкоспециализированных систем на базе малых космических аппаратов (МКА). Этот путь не только наиболее технологичный, но и наименее затратный, а в условиях смены экологических парадигм экономия невосполнимых ресурсов становится как никогда важной. Ведь наибольшее сопротивление со стороны скептиков строится именно на основе «неоправданно высокой цены программ мониторинга». Таким образом, основой конструкции космических зондов становятся универсальные «серийные» платформы, такие как «Leostar» и «Flexbus» (разработанные компанией EADS «Astrium»), «Proteus» (разоаботки фирмы «Alcatel»), «Яхта» ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, «Ямал» РКК «Энергия». Такая стандартизация носителя, делает установку на них специального оборудования уже не столь затратной.
В настоящее время 77 стран, том числе Россия, США, страны Евросоюза и 51 международных организации, в т.ч. Роскосмос, НАСА, Европейское космическое агентство – ведут работу по созданию «Глобального комплекса систем дистанционного зондирования Земли» (GEOSS). И это уже становится важным шагом движения к «космической парадигме» и перейти от поиска к системе…
Моделирования геологических процессов
Моделирование геологических процессов ставит геология на новый уровень развития и позволяет включать текущие геологические процессы, в модели глобального развития Земли, т.е. новейшие технологии мониторинга дали ученым возможность включить в свои расчеты фактор, который ранее практически не принимался во внимание и делали сам процесс моделирования практически бесполезным.
Обратимся к недавнему прошлому - 14 апреля 2010 года началась активная фаза извержения вулкана Эйяфьятлайокудль. (ФОТО 3) Рядовой и ранее ничем не примечательный вулкан на Севере Исландии извергался с выбросами больших объёмов вулканических газов и пепла. Это вызвало полное закрытие воздушного пространства части Европы, а с 16 по 20 апреля, а выборочно ограничивалось в течении всего мая.
При извержении же «супервулкана», такого как Йеллоустоунский, произошедшего около 600 тыс. лет назад в атмосферу было выброшено 2450 км; пепла. Цифра – совершенно фантастическая.
Что же делать, ведь вулканы не подписывают «киотский протокол», их нельзя «осудить морально».или применит к нему «жесткие экономические санкции». Эйяфьятлайокудль, правда, решили… забетонировать, но по здравому размышлению выглядит это так же нелепо, как приказ персидского царя Ксеркса повелевшего «высечь море»…
Именно космический мониторинг позволил объединить разрозненные картинки природных катастроф в единое целое и ученые вынуждены ответственно констатировать: изменения окружающей среды, главным образом, являются продуктом саморегулирования природных процессов и вклад в нее хозяйственной и социальной активности человечества не превышают 4 – 6% от общего количества происходящих в Мире процессов. Геологические процессы, такие как землетрясения и извержения вулканов активно преобразуют привычные ландшафты, разрушают сложившиеся биоценозы.
Таким образом, «геология из Космоса» не только облегчает «полевую жизнь» геологов, но и открывает для науки «новые горизонты» и направления развития.