В океане найдено обилие горючего - метангидрата. Оно должно облагодетельствовать человечество, но оно же может сделать еще яростнее современные климатические катастрофы. Как безопасно использовать это богатство? Слово за наукой.
Климат Земли грозит нам еще большими неприятностями, нежели те, чтоон преподнес в последние годы - катастрофические ураганы, бурные наводненияи жестокие засухи. Они, вероятно, будут повторяться все чаще и станут разрушительнее.Продолжаться это будет до тех пор, пока человечество не найдет способ значительноуменьшить содержание парниковых газов - углекислоты и метана, разогревающихатмосферу.Драматическая ситуация, вызываемая капризами климата, не внове на нашейпланете, хотя прежде она возникала не по вине человека. Задолго до того,как на Земле появились люди, 55 миллионов лет назад, в эпоху палеоцена(10 миллионов лет спустя после исчезновения динозавров), средняя температурана земном шаре вдруг поднялась на 4 градуса. Керны, полученные при бурениипороды до слоев, отвечающих данному возрасту, показывают, что тогда в моряхпроизошла массовая гибель микроорганизмов. Правда, на суше благодаря потеплениювосторжествовали предки нынешних млекопитающих, и они окончательно низвелипресмыкающихся на низшие ступени в мире животных.Только недавно ученые, кажется, поняли причину теплового шока, случившегосяв те давние времена. В результате некой геологической катастрофы из океановвысвободились огромные массы метангидрат а (иначе его называют метановымльдом). Наука доказывает это многими фактами. Например, в состав известковыхоболочек морских животных и зубов млекопитающих тех времен входит оченьмного "легкого" углерода С12, который характерен для метангидратов.Исследователи убеждены: в те времена метан сразу во многих местах поднялсяиз океанских глубин. По пути через воду большая его часть окислилась додвуокиси углерода. Оба газа вошли в атмосферу и заставили ее разогреваться. Что такое метангидрат? Метангидрат сосредоточен на глубинах от 500 до 2000 метров у береговнекоторых континентов, как правило, на крутых подводных склонах. Есть они в Арктике, что доказывают сейсмические измерения и бурение. Метангидрат,состоящий из воды и метана, выглядит как обычный серый хрупкий лед. Наощупь - гладкий и холодный. Запаха не имеет, сгорает желтовато-синим пламенем.Метановый лед относится к так называемым "ящичным" соединениям. В нихне возникает химических связей между молекулами метана и молекулами воды.Метан размещается в пустотах кристаллической решетки водяного льда. Единичныйконгломерат из воды и газа составляют 32 молекулы воды и 8 молекул метана.В одном кубическом метре этого вещества содержится значительно больше энергии,чем в кубометре природного газа (при одинаковом давлении). В ледовых пустотаходного кубометра метангидрата "запрятано" 164 кубометра газа. Молекулыльда, а значит, и метана уложены здесь более плотно.Метангидрат образуется под давлением на глубине в порах донных осадков,куда сверху постоянно поступает органический материал и где царят низкиетемпературы и достаточно высокое давление. Сырьем для него служат отмершиерастения и останки живых существ, поставляемых реками и самой океанскойводой. Ил, содержащий углерод, быстро покрывается другими осадками, и доступк нему аэробных бактерий, которые бы превратили биологический осадок вдвуокись углерода, прекращается. Однако защищенный от этих микроорга низмовил становится пищей для гнилостных бактерий. Результат их деятельности- метан.Скопления метангидрата образуются и там, где океаническая кора сталкиваетсяс континентальной и уходит под нее в магму. Это обстоятельство легло воснову другой точки зрения на происхождение метангидрата. Из российскихисточников почерпнута гипотеза, которая рассматривает не только органическое,но и космическое происхождение метана.Уже сказано, что месторождения метанового льда встречаются и в тех местахокеана, где океанское дно ныряет под континент. Там между двумя гигантскимитрущимися друг о друга плитами есть щели, через них метан может высвобождатьсяиз магмы в глубины океана. Этот газ присутствовал в протопланетном облаке,из которого родилось семейство планет, вращающихся ныне вокруг нашего Солнца.В протопланетном облаке, когда зажглось центральное светило, происходиладифференциация вещества: легкие молекулы - газы - давлением солнечногосвета отгонялись на периферию облака (не случайно дальние планеты-гиганты- Юпитер и Сатурн - содержат в своих атмосферах огромные массы аммиакаи метана). Земля, как близкая к Солнцу планета, сложилась из более тяжелыхэлементов, но изрядное количество метана ей все-таки перепало. Теперь онвыделяется из магмы, когда давление в щели между материковыми и океанскимиплитами падает.Оба предположения о природе метана - органической, то есть вторичной,и космической - могут мирно сосуществовать.Глубины океана - печальная картина: на дне - немногочисленные морскиеогурцы, пятилучевые звезды и сотни всевозможных червей. Все они ждут падающихсверху остатков пищи животных, занявших солнечные этажи океана. Редкиерыбы-хищники проплывают здесь в надежде приманить жертву своими светящимисяглазами или пятнами. Вечная тьма не дает никаких шансов для жизни растений.Но некоторые места океанских глубин подобны оазисам в пустыне - здесьна дне жизнь расцветает. Тут благоденствуют раковинные моллюски, по днуползают щетинистые и трубчатые черви, а само дно сочится нефтью и метаном.Это признак того, что где-то неподалеку находятся залежи метангидрата.Совместно углеводы и сероводород заменяют для жителей глубин свет и кислород.Бактерии вполне удовлетворены условиями жизни, предоставляемыми океанскимдном. Свою энергию они расходуют на то, чтобы производить углеводы, которыеслужат пищей многим обитателям этого оазиса.В 1997 году в Мексиканском заливе был открыт экзотический обитатель- розоватый щетинистый червь. Сотни этих тварей кишмя кишели на глыбе осадочныхпород. Они проделывали себе отверстия в тех местах, где открывался доступк метангидрату. Очевидно, здесь встретился новый случай симбиоза - червейс метановыми бактериями, но детали их взаимодействия еще не изучены. Живоймир, обитающий в местах выделения этого газа, остается почти непознанным. Крупнейшее хранилище углерода По приблизительным оценкам, на планете хранится от 10 000 до 15 000гигатонн углерода в виде метангидрата (гига равна 1 миллиарду). Эти числавыведены на основе бурения и сейсмической разведки в ограниченном числемест, но полученные данные распространены на те области океана, где естьсходные условия.Огромная масса запрятанного на глубине метана перекрывает по запасамвсе известные на Земле природные источники энергии. Вопрос только в том,как воспользоваться этим богатством, не нарушив природного равновесия ине вызвав катастрофы, подобной той, что случилась в плеоцене. Но и природныекатастрофы способны дестабилизировать подводные хранилища метангидрата.Правда, в настоящее время с потеплением климата уровень океана растет,способствуя тем самым росту давления в нижних слоях, а следовательно, стабильностиметангидрата.Но если океанские течения изменят свои маршруты и теплые воды проникнутв нижние слои океанов, особенно в Северной Атлантике, то метановый ледрастает и освобожденный газ уйдет в атмосферу. Возможно, именно такое событиеобъясняет потепление, случившееся в плеоцене. В ту эпоху в сравнительнокороткое время было выброшено в атмосферу, по расчетам ученых, примерно1000 гигатонн углерода. Избыток углерода, попавший тогда в атмосферу, задержалсяв ней около 140 тысяч лет, пока не был поглощен океанской водой и не пошелна построение раковин многих морских животных, а затем стал частью донныхизвестковых отложений.За последние 1000 лет человечество с помощью своих печей и двигателейвыбросило в газовую оболочку Земли значительно больше углерода - от 2000до 4000 гигатонн. (Числа, относящиеся к плеоцену, получены Рихардом Норрисомиз Океанографического института и Урсулой Роль из Бременского университетас помощью анализа кернов, добытых в Западной Атлантике около Флориды.)Но спусковым курком для развязывания катастрофы в наше время могут стать,по мнению одного из сотрудников Оксфордского университета, и природныекатаклизмы: обширное землетрясение или вулканические взрывы, в результатекоторых понизится давление (оно станет меньше 50 атмосфер) и подниметсятемпература в зоне океана, содержащего метангидрат. Исследователи предполагают,что под слоем метанового льда - его толщина достигает порой несколькихсотен метров - находится чистый метан. Сотрясение земных недр может выпуститьэтот запечатанный газ наверх через трещины в ледяном слое. Бермудский треугольник - метангидратовая ловушка? По мнению некоторых исследователей, в Мировом океане существуют места,где время от времени происходит выход метана. Не с этим ли связаны те илииные катастрофы в тех местах?5 декабря 1945 года пять американских самолетов-торпедоносцев совершалитренировочный полет. Они стартовали с аэродромов Флориды в направленииБагамских островов. За полчаса до намеченной по плану посадки командныйпункт получил радиограмму: командир эскадрильи сообщал о непонятном поведениикомпаса и о загадочных свечениях в атмосфере. И тут же радиосвязь оборвалась.На поиски эскадрильи был послан шестой самолет, он тоже исчез. Ни машины,ни люди так и не были найдены.Возникло множество фантастических объяснений причин исчезновения самолетов,а впоследствии и судов у берегов Флориды. Среди тех, кто искал реальнуюпричину непонятных катастроф, был геохимик Рихард Мак-Ивер. Он считает,что произошли подвижки метанового льда, покрывающего дно в треугольникеФлорида, Пуэрто-Рико и Бермуды, газ, до того запечатанный слоем метановогольда, высвободился и огромным пузырем взлетел через воду в атмосферу. Попавшиев этот поток самолеты рухнули в море.Некоторые доказательства возможности такой катастрофы принесло бурениев Западной Атлантике. В поднятом керне после слоя, где еще присутствуютмикроорганизмы, лежит двадцатисантиметровый слой ила. Исследовав его, группаученых из университета Нью-Джерси удостоверилась, что этот ил, как онии ожидали, содержит метановый лед. Большая волна типа цунами вполне моглавызвать обрушение его подводного склона.Действительно, условия у берегов Флориды не исключают возможности смещенияполей метанового льда. Когда такой слой приходит в движение, размышляютученые, газ из-под лежащих на нем слоев льда вполне может высвобождатьсяи в виде гигантских пузырей подниматься на поверхность океана. Если корабль,самолет попадут в такой пузырь, они, потеряв подъемную силу, тотчас уйдутпод воду.Теоретически это возможно, соглашается исследователь из США Вильям Диллон,руководитель исследования газовых гидратов при американской геологическойслужбе. Но, по его мнению, нет никаких данных, которые бы говорили о том,что в Бермудском треугольнике суда гибнут чаще, чем в других местах океана.Другой позиции придерживается Томас Гольд, геолог из Корнеллского университета.Он считает, что выбросы газа со дна океана ответственны по крайней мереза четыре крупные аварии самолетов у североамериканских берегов. Эти катастрофыслучились недавно, и они у многих, вероятно, в памяти. Последней было падениев море после старта самолета компании "Egupt Air-990" в октябре 1999 года.По мнению эксперта, здесь нет "нормально го" объяснения трагедии. Как иво всех четырех случаях, причиной падения должно было служить нечто внезапное,что не дало пилотам возможности передать по радио какие-либо детали возникшихнеполадок. Хотя объяснения Т. Гольда и встретили возражения, его гипотезуподдерживают еще два факта: перед падением двух крупных машин в воздухебыли видны газовое пламя и огненные шары. Может быть, это горел метан,вырвавшийся из воды? Гольд предполагает, что причиной тому послужило легкоеземлетрясение в прибрежной зоне дна.Некоторые ученые скептически относятся к гипотезе о том, что свободныйметан способен пробить толстый слой метанового льда. Однако есть свидетельства,подтверждающие выход метана на поверхность океана, правда, не в столь большихколичествах.Германское экспедиционное судно "Полярная звезда" побывало в арктическомморе Лаптевых и у берегов Пакистана - в акваториях, где сосредоточены обильныескопления метангидрата. Оно нашло на дне кратеры диаметром 20 и 30 метров.Эти углубления, по мнению исследователей, - следы взрыва газа. В 1997 годуроссийское исследовательское судно "Сергей Вавилов" у побережья Новой Землиоказалось в районе, где из моря происходило интенсивное выделение газов.В прошлом году немецкие и американские исследователи впервые наблюдали,как пузыри метана вырывались из воды. Это было в Тихом океане у береговштата Орегон. При погружении исследовательской лодки "Alvin" ученые впервыеувидели на дне отверстия, из которых выплывали газовые пузыри. Они, поих предположению, исходили из скоплений под слоями метангидрата (его толщиназдесь равняется 140 метрам - согласно сейсмическим измерениям). Ученыесчитают, что метан стремительно прорывается через слой метангидрата: примедленном просачивании он застревал бы в этом слое и замерзал. Первые попытки "приручить" метангидрат Еще нет полного описания всех запасов метангидрата, но, даже пользуясьприблизительными оценками того, что накопила Природа у океанских побережий,ученые оценивают его энергетический эквивалент как самый крупный резервэнергии, доступный человечеству, если иметь в виду горючие ископаемые.Только углерода в метангидрате содержится больше, чем в привычных каменномугле, торфе, сланцах и нефти, вместе взятых (но в это соединение входитеще и водород - самый ценный энергоноситель). Можно с уверенностью считать,что этого вида топлива человечеству хватит еще на многие тысячелетия. Вопрос:как к нему подобраться?В марте 1998 года канадско-японская геологическая экспедиция на северо-западеКанады провела испытательное бурение в дельте реки Мак-Кензи. На глубине900 метров бур наткнулся на метангидрат. На поверхность был извлечен керн- хрупкий лед серого цвета, пронизанный илом. Когда ученые положили кусоккерна в миску с водой, началось бурное, подобно кипению, высвобождениегаза из ледяного плена. Но эта энергия очень мала по сравнению с той, которуюмы получаем при химическом взаимодействии метана с кислородом, то естьпри горении.Сегодня еще нет отлаженной промышленной технологии добычи нового топлива.Высказывается, например, идея, что при добыче следует предусмотреть крышунад слоем этого вещества или полог, чтобы случайное повышение температурыили действие химических веществ не высвободили газ из-под слоя льда. Дажебурение метанового льда - рискованная операция: оно может снизить давление,следовательно, породить нестабиль ность. Пока неясны такие исходные данные,как концентрация метангидрата в донных отложениях. Поскольку он сохраняетстабильность только при больших давлениях, то еще ни разу не удалось поднятьна борт достаточно большую глыбу конгломерата.Соединенные Штаты, согласно перспективным расчетам, к 2020 году должнына 30 процентов увеличить потребление энергии. готовы они использоватьи метангидрат: конгресс страны отпустил 42 миллиона долларов на разрабткупрограммы включения нового топлива в энергетический баланс страны. Намечено,что к 2015 году начнется эксплуатация прибрежных хранилищ метангидрата.Особенно заинтересована в освоении добычи метангидрата Япония - страна,лишенная нефтяных месторождений, но обладающая обширными запасами метана,спрятанного в океане - во льду и под ним. Японцы стремятся освоить коммерческую,промышленную добычу. Бурение, предпринятое в канадской Арктике, в дельтереки Мак-Кензи, в условиях вечной мерзлоты, показало, что в кернах порыльда заполнены газом на 80 процентов. Японцы выдвигают свои буровые в сторонуТихого океана, и опробуются различные технологии. Однако о результатахих экспериментальных работ пока ничего не известно.Геолог Скотт Даллимор считает, что бурение в Сибири и на Аляске показалоконцентрацию газа в порах льда от 50 до 80 процентов. Морские залежи крупнее,но там заполняемость газом равна примерно 20 процентам. В России, в Сибири,есть месторождение Meссоякское - газовое поле, расположенное в вечной мерзлоте,- единственное место в мире, где обычный природный газ получают из метангидрата.Это довольно мощное месторождение, работающее уже много лет. От него проложентрубопровод до Норильска - крупного потребителя энергии.В отличие от вечной мерзлоты океанские запасы, как уже говорилось, состоятиз двух частей: метанового льда, слой которого может превышать несколькосотен метров, и удерживаемого этим слоем газового пузыря. Сейчас идет поискпромышленной технологии, которая позволила бы чрезвычайно аккуратно добыватьгаз, не допуская его утечек в атмосферу: метан и углекислый газ ответственныза парниковый эффект - его влияние в последние годы мы все почувствовали.Если в дополнение к СО₂ в атмосферу вырвутся еще и большие массыметана, то растущая ее температура может возродить те условия, в которыхоказалась наша планета 55 миллионов лет назад, о чем говорилось в началестатьи.Не годится также и обычное сжигание вновь добываемых гигантских объемовметана - мы получим в большом количестве все тот же СО₂, парниковыйгаз, то есть и в этом случае атмосфера начнет энергичнее разогревать ся.Природа припасла для человека щедрый подарок, но ученым и инженерам придетсяхорошенько поломать головы, прежде чем удастся воспользоваться ее милостью. Г. Николаев.
По материалам зарубежной
и российской прессы. Гладкий и холодный на ощупь метангидратовый лед горит желто-синим пламенем.Кусок метангидрата выглядит как грязноватый лед.Строение конгломерата - "ящичной" псевдомолекулы, состоящей из кристаллическойрешетки льда и молекулы метана, находящейся в полости этой решетки.Оазис на глубине океана: там, где идет выделение метана, благоденствуютмоллюски.Пояс метангидратовых льдов, охватывая все океаны, располагается на склонахконтинентов и шельфах. Черными точками отмечено наличие метангидратовогольда в районах, не привязанных непосредственно к континентам. Белые точки- залежи метангидратового льда в районах вечной мерзлоты.

МЕТАНГИДРАТ 10 000
УГОЛЬ, НЕФТЬ И ГАЗ 5000
РАСТИТЕЛЬНЫЙ МИР 1400
ВОДА 980
ЖИВОТНЫЙ МИР 830
ТОРФ 500
ПРОЧЕЕ 63
Диаграмма показывает содержание органического углерода (в миллиардахтонн) в запасах метангидрата и в традиционных резервах топлива, используемогочеловечеством. Как видим, метангидрат лидирует.