Независимо от споров, кто или что виновато в потеплении климата – деятельность человека или солнечная радиация в сочетании со смещением оси Земли, перед человечеством стоит задача предотвращения еще одного из последствий роста температуры на планете. Речь идет о газовых гидратах.

Газовые гидраты (также гидраты природных газов или клатраты) – кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды и газа. Название «клатраты» (от лат. clat(h)ratus – «закрытый решеткой, посаженный в клетку») было дано Пауэллом в 1948 году. Гидраты газа относятся к нестехиометрическим соединениям, то есть соединениям переменного состава.

Впервые гидраты газов (сернистого газа и хлора) наблюдали еще в конце XVIII века Пристли, Пелетье и Карстен. Первые описания газовых гидратов были приведены Дэви в 1810 году (гидрат хлора). В 1823 году Фарадей приближенно определил состав гидрата хлора, в 1829-м Левит обнаружил гидрат брома, а в 1840-м Вёлер получил гидрат H2S. К 1888 году Виллар получает гидраты CH4, C2H6, C2H4, C2H2 и N2O.

Клатратная природа газовых гидратов подтверждена в 1950-е годы после рентгеноструктурных исследований Штакельберга и Мюллера, работ Полинга, Клауссена.

В 40-е годы советские ученые высказывают гипотезу о наличии залежей газовых гидратов в зоне вечной мерзлоты (Стрижов, Мохнаткин, Черский). В 60-е годы они же обнаруживают первые месторождения газовых гидратов на севере СССР. Одновременно с этим возможность образования и существования гидратов в природных условиях находит лабораторное подтверждение (Макогон).

С этого момента газовые гидраты начинают рассматриваться как потенциальный источник топлива. По различным оценкам, запасы земных углеродов в гидратах составляют 10 трлн т. Выясняется их широкое распространение в океанах и криолитозоне материков, нестабильность при повышении температуры и понижении давления.

Апокалиптические прогнозы

В 2016 году в известном научном журнале Palaeoworld был опубликован анализ с устрашающим и, можно сказать, апокалиптическим прогнозом, которому пресса практически не уделила внимания. Анализ носил название «Метангаидрат: причина для величайшей массовой гибели на планете». Статья об этом анализе была написана американским журналистом Дахром Джамаилом и первоначально появилась на страницах Truthout, некоммерческой новостной организации, которая стремится предоставлять независимые репортажи и комментарии по широкому кругу вопросов социальной справедливости.

5-13-2_b2.jpg
Схема распределения газогидратов в Мировом океане.
 Карта подготовлена Михаилом Митиным

Вывод исследования сводится к тому, что массированный выброс двуокиси углерода, вызванный глобальным потеплением, может иметь катастрофические последствия, но выход метана из гидратов может иметь апокалиптические последствия. При этом проводятся параллели с событиями, случившимися 250 млн лет тому назад в пермский период, который был последним геологическим периодом палеозойской эры и продолжался около 47 млн лет. Климат пермского периода характеризовался резко выраженной зональностью и возрастающей засушливостью. В целом можно сказать, что он был близок современному. Во всяком случае, у него было больше сходства с современным климатом, чем у последующих периодов мезозоя. Как известно, пермский период характеризовался величайшей в истории планеты массовой гибелью флоры и фауны. 90% всех видов животных и растений на Земле погибли. В ходе этого процесса выжили только менее 5% всех обитавших в океане видов животных и менее трети всех обитавших на суше животных. Погибли почти все деревья. 

На сегодня, правда, нет научного консенсуса относительно причин массовой гибели в пермский период животного и растительного мира. Признанным является предположение, что причиной была вулканическая деятельность. Вулканы выбрасывали тогда в атмосферу значительные количества двуокиси углерода. Это вело к перегреву планеты, приводившему в массовому высвобождению метана со дна арктических морей, который и вызвал неконтролируемый парниковый эффект. Его следствием было поднятие уровня Мирового океана, снижение уровня насыщения океана кислородом, изменения в циркуляции водных масс в океане, повышение его кислотности и засухи, охватившей планету. 

5-13-3_b3.jpg
Место выброса метана, вызвавшего цунами более
8000 лет тому назад. Стрелками указано направление
сдвига морского дна.
 Иллюстрация Флорана Ламиота

В работе предполагается, что деятельность человека  в рамках «общества промышленного роста» усиливает последствия потепления, которое, судя по всему, будет прогрессировать. В заключение в анализе утверждается, что человечество должно извлечь уроки из событий пермского периода, которые сегодня связаны с эмиссией парниковых газов, глобальным потеплением и изменением климата. Увеличение двуокиси углерода в атмосфере Земли из года в год будет вести к внезапным выбросам метана.  

Научный анализ, проведенный национальной службой погоды Соединенного Королевства (Met Office), который датирован 2010 годом и опубликован в журнале  Review of Geophysics, утвержает, что период времени высвобождения  метана в прибрежной зоне Арктики намного короче, чем в Северном Ледовитом океане. Отсюда делается вывод, что риск быстрого выброса метана является вполне реальным.

В 2011 году был опубликован анализ об Арктическом шельфе (Eastern Siberian Arctic Shelf (ESAS), который был сделан 20 экспертами, и в соответствующем сообщении  Российской академии наук. В нем утверждалось, что Арктический шельф содержит значительное количество метана. В анализе делается вывод, что концентрация метана в атмосфере уже находится на уровне, который может иметь значительные и даже катастрофические последствия для нагревания Земли. А ведь Арктический шельф является самым значительным ледовым шельфом в мире, который простирается на более чем 2 млн кв. км и представляет собой 8% всего мирового континентального шельфа. 

Ученые предупреждают, что высвобождаемый в Арктике метан может обойтись мировой экономике с точки зрения его последствий в 60 трлн долл., поскольку вызванное им потепление уничтожит большую часть жизни на Земле.

В 2015 году редакторы Truthout беседовали с Натальей Шаховой, доцентом Аляскинского университета в Фэрнбенсе, которая занималась исследованиями в Арктическом исследовательском центре (Arctic Research Center Fairbanks) относительно выбросов метана на Арктическом шельфе. По ее мнению, выброс 50 млрд т метана из тающего арктического льда под Арктическим шельфом возможен в любой момент. А это приведет в течение нескольких минут к трудноконтролируемым последствиям. Она сравнивает подобный выброс со взрывом находящегося под большим давлением газопровода. Научный журнал Nature в своем анализе в июле 2013 года подтвержает возможность выброса 50 млрд т метана из тающего арктического вечного льда, залегающего под Восточно-Сибирским морем, которое представляет собой окраинное море Северного Ледовитого океана, расположенное между Новосибирскими островами и островом Врангеля. Площадь поверхности – 944 600 км. Побережье административно относится к Якутии и к Чукотскому автономному округу. Такой выброс был бы равносилен высвобождению 1000 гигатонн двуокиси углерода. Для сравнения стоит упомянуть, что с 1850 года до наших дней человечество в результате своей производственной деятельности ответственно за выброс 1475 гигатонн двуокиси углерода. Та же британская метеорологическая служба полагает, что выброс 50 млрд т – вполне правдоподобный вариант, и утверждает, что это может дать 12-кратное повышение уровня метана в атмосфере Земли с катастрофическими последствиями для перегрева планеты.

Российская наука о распаде газогидратов

Как сообщает РИА Новости, президент РАН Александр Сергеев на недавнем форуме «Арктика – территория диалога» утверждал, что глобальное потепление за последнее время привело к тому, что в Арктике из-за таяния вечной мерзлоты и истончения прибрежных льдов в атмосферу выделяется все больше метана, что может привести к катастрофическим последствиям для всей планеты. Эти риски требуют серьезного внимания со стороны ученых. Как известно, международный арктический форум «Арктика – территория диалога» является одной из ключевых площадок для обсуждения проблем и перспектив Арктического региона на мировом уровне. Он объединяет усилия органов государственной власти, международных организаций, представителей научных и бизнес-сообществ России и зарубежных стран для заинтересованной дискуссии и обстоятельного обмена мнениями по актуальным проблемам устойчивого роста Арктического региона.

По  мнению Сергеева, «возможно, Арктика сейчас становится самостоятельным «игроком» на «кухне» мировой погоды». Важно отметить, что, как сказал Сергеев, «мы рассуждаем о том, что надо контролировать выбросы парниковых газов. Но, по последним данным, все более существенным становится фактор высвобождения метана, которое, вообще говоря, никак напрямую не связано с промышленной деятельностью». Он считает, что если Арктика начнет самостоятельно готовить погоду для всего земного шара, то погода  будет убивать по 152 тыс. человек в год.

По его словам, глобальное потепление приводит к эрозии берегов на шельфе, а также к таянию вечной мерзлоты, в результате чего метан выделяется в атмосферу. «Мощные выбросы метана, таким образом, усиливают парниковый эффект. Мы получаем обратную связь через Арктику в общей связи с Киотским протоколом, – отметил Сергеев. – Это очень существенный вопрос: каким образом выбросы метана повлияют на климат? Не запустили ли мы процессы, которые полностью определяются природой вне связи с нашей промышленностью и которые могут привести к очень существенным, а может, и катастрофическим последствиям?» Он полагает, что «такое высвобождение метана будет идти неравномерно. Выбросы могут происходить очень мощные, например, там, где больше всего газогидратов. И может рвануть так, что всему земному шару мало не покажется». Поэтому ученые предсказали наступление экологического хаоса на Земле.

По словам Сергеева, «это очень существенный научный момент». Здесь необходимо проводить серьезные научные исследования. 

Когда распадутся газогидраты 

Однако нужно понимать, что возможность и скорость распада газогидратов зависит от многих факторов. Во французском Гренобле в институте Laue-Langevin изучают с помощью нейтронного реактора процессы, происходящие в геологии. В процессе исследования поведения газогидратов выяснилось, что скорость, с которой тают газогидраты при изменении температуры или давления, зависит от состава льда, в котором содержится метан. В морских газогидратах имеется кроме метана целый набор других замороженных газов, в том числе этан, пропан, сероводород, двуокись углерода. В нем присутствует соль, которая видоизменяла уровень стабилизации газогидратов. От содержания соли в замерзшей воде, содержащей газогидраты, зависит до 20% их стабильности. И содержание соли при этом является решающим фактором. Например, в Норвегии зимой слои холодной и насыщенной солью воды опускаются в районе побережья в глубину. Таким образом, содержащиеся на дне газогидраты кристаллизуются из метана и соленой морской воды. И они очень чувствительны к условиям окружающей среды. Обычно это учитывают при прокладке морских газопроводов или подводных кабелей, поскольку в местах залегания газогидратов таких работ лучше не проводить. Если метан под влиянием изменения окружающей среды начнет распадаться, то этот процесс может привести к возникновению цунами. Нечто подобное произошло и без влияния человеческой деятельности больше 8 тыс. лет тому назад перед побережьем Норвегии, вошедшее в историю как сползание земли Стурегга. 

Катастрофа каменного века

Немецкий журнал Spiegel так описывает это событие. Это был каменный век. Стояло изнурительное лето, и жившие в тот период в Норвегии люди занимались охотой, сбором ягод, чтобы обеспечить себя продовольствием на предстоящую зиму. К осени они стали стягиваться к побережью, где зимой климат был мягче, чем в глубине страны. И именно осенью 8150 лет тому назад и случилась катастрофа, стоившая жизни многим людям, жившим в тот период времени. В том месте, где сейчас находятся норвежские города Берген и Трондхайм, имеется спад континентального шельфа в глубину. Норвежцы называют этот спад Стурегга и находится он южнее так называемого плато Воринг. В этом районе постоянно уже не одно тысячелетие происходят сдвиги земли. Именно в этом месте   подводные грязевые массы тысячелетия тому назад вдруг обрушились в более глубокие слои воды и вызвали целую серию гигантских (до 20 м высотой) волн. Следы этой катастрофы можно найти между нынешними Великобританией и Германией. Можно предположить, что первоначальной причиной этой катастрофы была дестабилизация газовых гидратов и и прежде всего метановых гидратов, которая привела к выбросу метана, высвободившегося под влиянием высокой температуры воды из нестабильных газогидратов. Именно выброс метана и послужил спусковым крючком для сдвига подводных отложений. Этот сдвиг и вызвал в конечном счете цунами. Сегодня ученые все больше склоняются именно к этой версии. 

Гигантские волны от падения огромных масс земли распространялись со скоростью реактивного самолета, пишет журнал. В движение пришли 5600 куб. км воды по фронту в 800 км. Цунами поглотили, предполагает журнал, большую часть людей, осевших в тот период времени в Северной и Центральной Европе. 

Следы этих волн благодаря отложениям можно найти даже на Шетландских островах, отстоящих довольно далеко от побережья Норвегии, где первоначально разыгралась катастрофа.

Вывод, который мы можем сделать из событий тысячелетней давности, говорит о том, насколько еще беззащитен человек перед природой даже в наше просвещенное время, и попытки объяснить природные явления даже с позиций современного уровня науки достаточно далеки от реальных процессов, протекающих на Земле.

Олег Никифоров

Источники

Планету ждут катастрофические изменения
Независимая газета (ng.ru), 13/05/2019

Похожие новости

  • 05/06/2018

    России нужен закон об экологической информации

    В Госдуме обсуждают законопроект о создании института общественных инспекторов, которые могли бы проверять предприятия-загрязнители. Но для начала необходимо принять закон об экологической информации и в нем очертить границы доступности для общества сведений о производителе.
    306
  • 08/11/2018

    ООН объявила, что озоновый слой Земли восстановится к 2060 году

    ​Специалисты Всемирной метеорологической организации (ВМО) и ООН опубликовали доклад, согласно которому озоновый слой Земли восстанавливается на 1–3% каждые десять лет, а это значит, что он полностью восстановится к 2060 году.
    273
  • 16/05/2017

    Наука на Байкале оказалась заложницей административно-финансовых заблуждений

    Есть два подхода к Байкалу. Один: ВЗЯТЬ как можно больше у озера, чтобы нажиться. И второй: УЗНАТЬ как можно больше о круговороте жизни в Байкале, чтобы защитить его от чрезмерной эксплуатации.
    1179
  • 30/07/2018

    Академик Алексей Розанов: жизнь зародилась не на Земле, а где-то в другом месте

    ​Алексей Юрьевич Розанов (род. 1936) — советский и российский учёный, профессор кафедры палеонтологии МГУ.  Академик РАН (2008). Директор Палеонтологического института им. А.А. Борисяка РАН (1992—2011), академик-секретарь Отделения биологических наук РАН (2008—2017), президент Русского палеонтологического общества с 2013.
    640
  • 08/04/2019

    Нейтринные очки для космоса

    ​В эти дни на Байкале происходит историческое событие — запускается крупнейший подводный эксперимент по исследованию нейтрино, который специалисты называют окном в космос. О том, чем уникален этот эксперимент и каких от него стоит ожидать сюрпризов, — наш разговор с Жаном Магисовичем Джилкибаевым, доктором физико-математических наук, ведущим научным сотрудником лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий Института ядерных исследований РАН.
    143
  • 13/03/2017

    Академик Михаил Грачев: если Байкалу не возвращать долги, долго ли еще он протянет

    Традиции - это не подражание ветхозаветному. Традиции - это всегда великолепие и блеск современности, впитавшие в себя мудрость и красоту веков, и устремленное в будущее. Как русская литература, вобравшая в себя благоухание пушкинского слова, дала миру Лермонтова, Гоголя, Достоевского, Островского, Толстого, Чехова, Горького, Есенина, Маяковского, Шолохова.
    1848
  • 15/11/2017

    Какие перемены принес Год экологии в России

    Глава минприроды Сергей Донской, анонсируя предстоящий в декабре V Всероссийский съезд по охране окружающей среды, отметил заметно возросший интерес к охране природы со стороны обычных граждан, властных структур и производственных компаний - больших и малых, что в нынешних условиях особенно ценно.
    1047
  • 03/08/2017

    Какие продукты скрываются за наклейками об органичности?

    Мода на здоровое питание в России набирает обороты. С ростом популярности и спроса на натуральные продукты в Барнауле начали открываться экорынки. До конца лета один из них откроется в ТРЦ «Европа», а второй – в ТРЦ «Весна».
    876
  • 12/03/2019

    Каковы перспективы добычи «чёрного золота» из озера Байкал?

    О том, что на дне Байкала есть нефть, стало известно не сегодня и не вчера. В числе первых анализ загадочных «чёрных шариков» был проведён экспедицией Петербургской академии наук ещё в 1833 году. Поиски «чёрного золота» велись и в прошлом веке – были попытки даже бурения скважин.
    213
  • 06/02/2019

    Ученые организуют экспедицию для исследования популяции белых медведей на севере Якутии

    ​Ученые института биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) организуют экспедицию для исследования популяции белых медведей на Медвежьих островах в Нижнеколымском районе на севере Якутии.
    267