Российскими учеными обнаружен ранее не описанный механизм, определяющий влияние миграции солей на разложение обширных залежей газовых гидратов, которые находятся в слоях подводной мерзлоты Арктического шельфа. Открытие проливает свет на процессы выброса метана – одного из важнейших природных газов, напрямую участвующих в изменениях климата на планете.
Метан и его роль в арктическом регионе
Метан – второй по значимости парниковый газ после углекислого, обладающий серьезным вкладом в процесс глобального потепления. Исследования российских специалистов показали, что Восточно-Сибирский арктический шельф представляет собой крупнейший в мире источник поступления метана в атмосферу. Подобные выбросы ускоряют общее потепление климата, изменяют баланс обмена углеродом и могут стать причиной чрезвычайных ситуаций, что осложняет ведение хозяйственной деятельности в регионе.
Со стратегической точки зрения выяснение процессов выброса метана на шельфе Восточной Сибири признано задачей первоочередной важности президентом РАН академиком А.М. Сергеевым, поскольку регион рассматривается в качестве важнейшей перспективной зоны освоения углеводородов России.
Газовые гидраты: скрытые хранилища метана
Основная масса метана попадает в атмосферу благодаря разложению так называемых газовых гидратов. Эти необычные соединения существуют в виде кристаллов, образованных из смешения газа и воды при неблагоприятных для других веществ условиях: низкой температуре и повышенном давлении. Гидраты внешне похожи на лед, при этом их особенность в том, что один объем гидрата может содержать до 180 объемов газа, который высвобождается при разрушении структуры.
Газовые гидраты в Арктике формировались тысячи лет назад. Они оставались стабильными благодаря вечной мерзлоте и специфическим условиям. Однако при нарушении температурных или иных параметров хрупкое равновесие разрушается, и начинается интенсивное высвобождение газа в окружающую среду.
Вклад российских исследовательских центров
Крупное междисциплинарное исследование, выполненное специалистами Сколковского института науки и технологий (Сколтех), Томского политехнического университета и Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, позволило выявить новую причину массированных выбросов метана. Ученые выяснили, что дестабилизация газовых гидратов происходит в результате контакта с солеными растворами, которые проникают вглубь мерзлоты из морской воды по мере ее оттаивания.
Этот процесс нарушает стабильность гидратов и способствует активному выделению метана из донных отложений на Восточно-Сибирском шельфе, что кардинально меняет представления о механизмах дегазации на арктическом шельфе.
Экспериментальные подтверждения
Российскими учеными впервые были проведены опыты с природными гидратосодержащими породами: специально моделировались условия, при которых мерзлые породы с остаточными газовыми гидратами контактируют с солевыми растворами при низких температурах. В ходе экспериментов установлено, что проникновение солей активирует процессы разложения газовых гидратов, а также существенно ускоряет оттаивание пород.
Согласно результатам исследований, когда соленые воды проникают в мерзлые горизонты, они снижают точку стабильности гидратов, что вызывает их ускоренное распадение на воду и метан. Таким образом, восходящие солевые потоки становятся одним из главных факторов масштабного и быстрого выброса метана на поверхность.
Значение модели и перспективы исследований
Полученные данные легли в основу создания модели взаимодействия мерзлых гидратосодержащих толщ с морской водой в условиях Арктического шельфа. Эта модель объясняет ускоренное движение метанового фронта вверх по профилю донных отложений – явление, которое ранее было отмечено в результате геофизических и биогеохимических исследований восточных арктических морей.
Авторы отмечают, что выявленный процесс способствует пониманию не только локальных природных изменений, но и общепланетарных климатических трендов. Более полное знание о поведении газовых гидратов позволяет повысить точность оценки возможных рисков и своевременно разрабатывать меры предотвращения аварийных ситуаций, что особенно актуально для слабоизученных и интенсивно осваиваемых шельфовых территорий.
Оптимизм научного сообщества и будущее исследований
Научное сообщество России с энтузиазмом смотрит на возможность внедрения полученных знаний в практику мониторинга арктических шельфов. Результаты работ российских ученых усиливают потенциал отечественной науки при решении глобальных задач, связанных с изменением климата и стабильностью полярных экосистем.
Первооткрыватели нового механизма выброса метана отмечают важность командных межведомственных исследований. Работа ведущих вузов и институтов демонстрирует, что отечественная фундаментальная наука способна формировать современные подходы к управлению природными рисками и обеспечивать устойчивое развитие российской Арктики.
Дальнейшее углубленное изучение процессов взаимодействия морской воды и вечной мерзлоты с газовыми гидратами позволит разрабатывать более точные модели климатических изменений, открывая перед российской и мировой наукой новые горизонты безопасного освоения Арктики и сохранения ее уникальных природных богатств.
Источник: scientificrussia.ru
