Если поднести спичку к комку метанового льда, он вспыхнет
Кристаллическая структура этого гидрата своеобразна. Молекулы метана втиснуты в «клетки», составленные из молекул воды. В «клетках» царит невероятная теснота. Подсчитано, что в одном кубическом метре гидрата метана содержится 0,8 кубометра воды и… 164 кубометра метана. При таянии льда весь метан, накопленный в его кристаллах, улетучивается в атмосферу.
Заинтересовались метановым льдом лишь в 1930-х годах, когда выяснилось, что при транспортировке газа в полярных областях трубы замерзают изнутри, в них образуется лед. В 1960-х годах этот необычный лед обнаружили в Сибири и Северной Америке при бурении в зонах многолетней мерзлоты. В 1970-х годах советские ученые отыскали гидрат метана на дне Черного моря, доказав, что подводные месторождения этого вещества, очевидно, широко распространены.
В естественных условиях гидрат метана образуется, прежде всего, на материковых склонах. Здесь много планктона, и при отмирании мельчайших организмов, его составляющих, огромное количество органических материалов оседает на дно океана. Бактерии разлагают органику, и в результате выделяется метан. При определенных давлениях и температурах он «вмерзает в воду». Так разрастаются пласты метанового льда. Они залегают, как правило, на глубине от 400 до 1000 метров – там, где вода очень холодна, а давление высоко. А вот в глубоководной части океана нет залежей гидратов, ведь там мало органики.
Итак, дно материковых склонов затянуто мощными пластами метанового льда. Порой их толщина превышает тысячу метров. Льдины забиваются в пустоты внутри породы, заполняют все полости между камнями. Даже рыхлые толщи песка насквозь проморожены пронизавшей их льдистой крупой.
Помимо морского дна, крупные месторождения гидрата метана встречаются в ледяных щитах Гренландии и Антарктиды, а также в районах многолетней мерзлоты на севере России и Америки, Здесь они залегают на глубине около полукилометра и ниже. Их мощность достигает нескольких сотен метров. В США оба наиболее исследованных месторождения расположены на суше, на побережье моря Бофорта, в районе залива Прадо-Бей. В холодном климате Аляски эти залежи сохраняют стабильность. Так что Аляску справедливо называют важнейшей энергетической сокровищницей США. Ее запасов хватит, чтобы сделать страну на многие десятилетия независимой от импорта энергоресурсов.
Очевидно, многие месторождения метанового льда до сих пор не обнаружены. Между тем они имеются не только в открытом океане, но и в Черном, Азовском и Средиземном морях, а также в Каспийском море (а вот Балтийское море мелковато для появления своего пояса метановых льдов).
Запасы гидратов кажутся почти безграничными. По заявлению Геологической службы США, «в газовых гидратах содержится вдвое больше углерода, чем во всех известных нам месторождениях ископаемых энергоносителей». По данным Международного совета ООН по изменению климата, опубликованным в 2009 году, общая энергоемкость месторождений гидрата метана составляет от 15 до 200 тысяч триллионов киловатт-часов. Для сравнения: уровень ежегодного потребления энергии на нашей планете оценивается примерно в 150 триллионов киловатт-часов. Метановые льды сулят безбедные времена?
…Но снова и снова слышатся голоса специалистов, считающих, что добыча метанового льда в промышленных масштабах недопустима, поскольку связана с проблемами, которые с трудом поддаются решению. Ведь в этих «айсбергах», придавленных толщей воды к материковым склонам, заключено громадное количество парникового газа – метана.
Гидрат метана очень неустойчив. Извлеченный на поверхность, он быстро тает, превращаясь в лужицу воды и струйку метана над ней. Так что при бесконтрольной добыче гидрата, да еще при нынешнем уровне технологий, значительная часть метана просто улетучится, что лишь усилит глобальное потепление. Метан, как парниковый газ, гораздо эффективнее углекислого газа, с выбросами которого в атмосферу безуспешно борются всеми конвенциями и конференциями. Он будет согревать не только дома и квартиры наших детей и внуков, но и всю планету. По подсчетам американского геолога Уильяма Диллона, за последние 100 лет вклад метана в повышение температуры оказался в 23 раза ощутимее, нежели углекислого газа.
Опасность состоит еще и в том, что при разработке верхних слоев месторождения весь ледник начинает таять. Метан самопроизвольно выделяется из лежащих ниже пластов. А ведь те цементируют рыхлые осадочные отложения, защищая материковые склоны от оползня. Когда «цемент» испаряется, весь склон рушится, как замок, возведенный из песка. Протяженность подобных оползней может достигать десятков километров. Потрясения в глубине моря отзовутся и на его поверхности, породят мощную волну – цунами.
Но даже если оставить месторождения метанового льда в покое и не осваивать их, они могут стать источником опасности в будущем, поскольку большие количества метана будут выделяться в атмосферу и при повышении температуры Мирового океана, и при таянии вечной мерзлоты. Чем сильнее прогревается морская вода, тем заметнее сокращается зона стабильности гидрата метана.
Нечто подобное уже было в истории нашей планеты около 55 миллионов лет назад, на рубеже палеоцена и эоцена. Тогда средняя температура на Земле была на 4—5° выше, чем теперь. Ученые полагают, что причиной этого глобального потеплению стало массовое таяние метанового льда. Как следствие, в атмосферу выделилось огромное количество метана – произошла так называемая «метановая отрыжка». За несколько десятков тысячелетий вымерли многие виды растений и животных, прежде всего фораминиферы, простейшие обитатели древних морей.
Экологи все чаще вспоминают историю с «метановой отрыжкой». А не придет ли все к этому через «каких-нибудь» несколько тысячелетий?
Секреты асфальтовых вулканов
Асфальтовые вулканы, которым в научной описи мира всего 10 лет от роду, считаются одной из самых необычных экосистем. Высятся эти горы на морском дне, на глубине около 3000 метров. Лишь роботам пока удавалось проникать сюда, к таинственным Black box океана, как иногда называют их географы, шутливо обыгрывая их цвет и загадочность.
Как же возникли эти вулканы? Где их можно встретить? Что вообще мы знаем об этих «черных ящиках», затерянных под водой? Как они были открыты?
Мексиканский залив, 1 ноября 2003 года. Ранний утренний час. Немецкое научно-исследовательское судно Sonne («Солнце») занимается поиском залежей гидрата метана в бухте Кампече, к северо-западу от полуострова Юкатан. Руководят экспедицией Герхард Борман из Бременского университета и Ян Макдональд из Техасского университета. Эта бухта привлекла их внимание потому, что на фотографиях, сделанных из космоса, тут были замечены пятна нефти. Идет картографирование неизвестного участка дна площадью 7000 квадратных километров. Здесь и обнаруживается целая горная система. Двадцать два больших холма. Они достигают в высоту от 450 до 800 метров.
Асфальтовый вулкан в Мексиканском заливе
Но куда внушительнее они выглядели бы для того, кто мог бы их осмотреть, проникнув на дно бухты (забудем о мраке, царящем на этой глубине). Перед ним, заслоняя подводный окоем, высились бы широченные горы-богатыри, составлявшие в поперечнике от 5 до 10 километров. Полого вздымались их склоны, немалая тяжесть чувствовалась в округлых вершинах. Самим исследователям эта подводная система показалась просторным полем дюн, только дюн очень высоких, будто на них наведено увеличительное стекло.
Конечно, подобные открытия будут продолжаться еще долго. Дно Мирового океана зияет белыми пятнами и ждет подробного нанесения на карту. Но все эти частные достижения будут лишь «тысяча первой правкой давно известного в общих чертах плана». Сенсацией та находка стала, лишь когда в эту горную страну спустился робот и увидел то, чего не должно было быть. Чего никогда еще не было.
…Первые кадры репортажа, переданного машиной, были скучны и утомительны для самих ученых. Пустынный подводный уголок выглядел безынтересно. Но скоро все изменилось. Свет прожектора выхватил черные образования на морском дне, покрытые сетью трещин и разломов. Некоторые напоминали застывшие потоки базальтовой лавы на Гавайских островах. И, словно над цветущим лугом, над этой каменистой грядой все было полно жизнью. Кружили стаи рыб, мельтешили рачки, показывались моллюски, вились трехметровые черви. Это был настоящий подводный оазис, привлекавший к себе все живое. Но что за странная порода покрывала морское дно? И чем питались животные, поселившиеся в этой глубоководной области, куда не проникал солнечный свет? Что составляло здесь основу пищевой цепи? Химический анализ проб грунта выявил здесь и гидрат метана, и нефть, чьи запасы на дне Мексиканского залива достаточно велики, и материал, который вообще не ожидали тут увидеть – асфальт. Холмы были подводными вулканами, которые выбрасывали вместо раскаленной лавы жидкий асфальт.
