Метановое море, метановое небо

Александр Волков • 15 июня 2016
Небо не синее, не лазурное, не звездное, не бездонное, а дымчатое — огромная посудина, в которую перетекают испарения Земли, ее гарь и чад.

    Само небо подсказывает тему, пишет имя ее на своем полотнище, «на каждом вздохе рассвета» (П. Элюар). Содержание окиси углерода и озона становится темой новостей, и как, может быть, думаешь, провожая «год расшатавшейся погоды», через какое-то время темой новостей станет концентрация метана.

    В последние годы этот «болотный газ» оказался в фокусе открытий. Ученых интересует, как он влияет на климат. Как попадает в атмосферу? Растет ли его атмосферное содержание по вине человека? Может ли метан со дна океанов подниматься на их поверхность? Обо всем этом — в выписках, сделанных в последние месяцы.

    Начну с цифр. Сколько всего метана ежегодно попадает в атмосферу? Не менее 500 миллионов тонн. Причем повинны в этом прежде всего мы сами, наша манера хозяйствовать: две трети метана, поступающего в атмосферу, антропогенного происхождения. На протяжении ХХ столетия содержание метана в атмосфере практически удвоилось, а ведь это — третий по значению парниковый газ после водяного пара и углекислого газа.

    Тут стоит упомянуть о результатах исследования немецкого ученого Дитера Клея, поскольку оно осталось малозамеченным: за последние 45 лет количество водяных паров в стратосфере по неясным пока причинам возросло на 75 процентов. Возможно, что повышение средней температуры планеты в данный период наполовину обусловлено именно этим явлением.

    В отличие от стратосферных паров воздуха, происхождение метана тщательно исследовано. Метан выделяется при разработке нефтяных месторождений (100 миллионов тонн ежегодно) и возделывании риса (50 миллионов); метановыми пузырьками бурлят сточные воды (20); он улетучивается при сжигании отходов (30) и хранении их на свалках (30). Наконец, до 80 миллионов тонн метана ежегодно выделяют в атмосферу стада коров. Журнал «Знание — сила» уже отмечал, что «количество метана, выделяемого всем мировым поголовьем коров, сравнимо разве что с количеством выхлопных газов, выброшенных в атмосферу всеми автомобилями мира». Около 160 миллионов тонн метана образуется в результате естественных процессов, протекающих в природе, в основном в болотных топях и некоторых водоемах.

    Так, совместная российско-бельгийская экспедиция, исследуя Байкал, обнаружила недавно четыре района в южной части озера, где выделяется метан. Очевидно, здесь происходит таяние запасов гидрата метана, сформировавшихся под высоким гидростатическим давлением (глубина исследованной части озера достигает 1400 метров). Этот процесс сопровождается выделением пузырьков газа. По оценке геологов, таяние началось ввиду заметного прогрева дна озера, вызванного притоком тепла из недр планеты.

    Сказанное уже подтверждается фактами, хотя на фоне событий «большого стиля» — наводнений в Причерноморье или Центральной Европе — эти факты не привлекают внимания. Так, никакой интерес СМИ не проявили к опубликованному этим летом докладу американского сенатора Теда Стеффенса. Между тем он сообщал, что за последние тридцать лет средние летние температуры в штате Аляска возросли на 2,8 градуса, а средние зимние температуры — на 5,6 градуса (!). Напомню, что, по самым смелым прогнозам, среднеглобальная температура Земли возрастет к 2100 году на 5,8 градусов.

    «Стало, несомненно, теплее, — говорит Гленн Джадай, метеоролог из Аляскинского университета. — Положительных результатов потепления придется ждать еще долго, негативные видны уже сейчас». Площадь ледяного покрова у побережья Аляски, начиная с 1978 года, сократилась на 14 процентов. Дома в Фэрбенксе, стоявшие когда-то на мерзлотном грунте, теперь грозят рухнуть. Перемены замечаются в животном и растительном мире. Так, сосновая тайга на Аляске сейчас поражена короедами. Разумеется, подобные процессы затрагивают и наш, российский Крайний Север.

    Особое внимание в последние годы ученые обращают на еще один важный природный источник метана — Мировой океан. Долгое время считалось, что пузырьки метана, поднимаясь со дна океанов, уже с глубины 300 — 600 метров не успевают всплыть к поверхности, они либо растворяются в воде, либо поглощаются бактериями. Однако наблюдения показали, что даже в тех районах океана, где глубина составляет 2,5 — 5 километров, эти пузырьки достигают атмосферы. Вот только метановая активность отдельных районов океана еще мало изучена, поэтому не стоит удивляться разбросу оценок, когда речь заходит о морском метане.

    - На «метановой карте океана» белые пятна исчезают прямо на наших глазах. Так, исследовательница из ЮАР Скарла Уикс сообщила, что у берегов Намибии открыта обширная область выделения метана. Прежде там были известны лишь отдельные источники.

    - Во многих районах океана — в Баренцевом, Балтийском и Северном морях, в норвежских фьордах и у побережья Намибии — обнаружены крупные скопления метана, залегающие прямо под морским дном. Там часто образуются кратеры диаметром от нескольких сантиметров до 25 метров. Оттуда вырывается метан. Возле этих источников возникают колонии микроорганизмов и трубчатых червей.

    - Близ месторождений нефти встречаются грязевые вулканы. Вместо раскаленной лавы они извергают клубы газа (в том числе метан), воду и глинистую массу. На суше известно около 600 таких вулканов, кстати, 220 из них расположено в Азербайджане. Однако грязевые вулканы есть и на морском дне; пока они мало изучены, и нам остается ограничиться лишь упоминанием некоторых фактов.

    - В восточной части Средиземного моря отдельные участки дна усеяны плоско-выпуклыми холмами — грязевыми вулканами. В Северном Ледовитом океане известен подводный вулкан Хаакон Мосби. Его высота достигает двух километров. Каспийское море ежегодно выделяет до 200 тысяч тонн метана, причем в отдельные годы, когда грязевые вулканы проявляют особую активность, эта цифра заметно растет.

    Откуда же в океанах берется метан? Он имеет разное происхождение. Я не случайно упомянул нефть. Вот уже сотни миллионов лет реки приносят в моря органические вещества — остатки растений и животных. Они опускаются на дно, образуя слои илистых отложений. Со временем эта органика превращается в месторождения нефти и природного газа, где один из основных компонентов — метан. Из недр земли он регулярно поднимается наверх.

    - На небольшой глубине, где морская вода хорошо прогрета, метановые струи заметны по клокотанию крохотных пузырьков газа. Обычно рядом скапливаются бактериальные маты, вьются трубчатые черви, виднеются раковины. Очевидно, именно шельфовые участки Мирового океа-на — их глубина не превышает двухсот метров — выделяют в атмосферу значительное количество метана.

    - В зоне материковых склонов, на глубине от 200 до 2000 метров, вода заметно холоднее. Когда метан, поднимаясь из недр земли, встречается с водой, просочившейся сквозь трещины земной коры, он сразу остывает. Так образуется вещество, похожее на лед, — гидрат метана. Это — горючее вещество, а его запасы, по оценке американского геолога Кейта Квенволдена, превышают запасы нефти, угля и природного газа, вместе взятые.

    - Вот только можно ли добыть метановый лед? Ученые пока не знают. Ведь, в отличие от угля или нефти, это вещество очень нестойкое. Гидрат метана стабилен лишь при высоких давлениях и низких температурах, то есть на глубоководных участках или в земной коре. Если месторождение метанового льда окажется на поверхности, а так и будет, когда его начнут разрабатывать, он растает, растворится в воде.

    Подобное таяние ученые наблюдали не раз. Так, в 1997 году в Монтерейской бухте, близ Сан-Франциско, запасы метанового льда полностью растаяли после прихода теплого морского течения «Эль-Ниньо». Тогда метан бил фонтаном. Один из таких фонтанов выбрасывал до двухсот литров метана в минуту.

    - На дне океанов встречаются горные хребты, сложенные из метанового льда. Они часто осыпаются, выделяя метан. Так, журнал «Eos» сообщал о канадских рыбаках, поймавших в сети близ острова Ванкувер несколько тонн метановых льдин. Российские ученые из ВНИИ геологии и минеральных ресурсов Мирового океана во главе с Игорем Грамбергом наблюдали, как после землетрясений выделяются большие количества метана. Их коллега Крис Голдфингер из Орегонского университета опасается, что при сильном землетрясении у побережья штата произойдет очень мощный выброс метана. Немецкие исследователи заметили, что приливы и отливы также влияют на количество метана, попадающего в атмосферу из океанов.

    Однако большую часть морского метана вырабатывают микроорганизмы — так называемые метанобразующие архебактерии. Они разлагают растительные и животные частицы, выделяя в год до четырехсот миллионов тонн метана, — это продукт их обмена веществ.

    Впрочем, почти весь этот метан тут же и потребляется. Донные отложения бедны кислородом, и потому здесь прижились микробы, которые питаются метаном или продуктами его разложения.

    По оценке американской исследовательницы Виктории Орфан, сообщества микробов перерабатывают до 300 миллионов тонн метана в год. Без них давно бы наступило глобальное потепление. В отдаленном прошлом, когда атмосфера Земли почти не содержала кислород, но изобиловала метаном, лишь одноклеточные организмы защитили планету от парникового эффекта, постепенно поглотив почти весь «болотный газ». «Если бы не эти микробы, — отмечает Кай Уве Хинрикс из американского Woods Hole Oceanographic Institution, — то, наверное, не было бы и нас».

    Сейчас количество метана в атмосфере ежегодно увеличивается на один процент. Виной тому — развитие сельского хозяйства и особенно животноводства. Поэтому футурологи, рисуя мрачные картины будущего Земли, не забывают о метане. Да ведь однажды было такое! Пятьдесят пять миллионов лет назад средняя температура на Земле внезапно поднялась на пять — семь градусов. Многие морские животные вымерли. И все из-за выброса огромного количества метана в атмосферу.

    Возможно, причиной этого события, считает американский геолог Гэвин Шмидт, было движение литосферных плит, точнее говоря, столкновение Индостанской плиты с Евроазиатской. Тогда Индия стала частью Азии, но при соударении плит пострадали скопления метанового льда. Весь этот метан выделился в атмосферу. Его избыток и вызвал резкое потепление на планете. Лишь через сотни тысяч лет атмосферный баланс восстановился, и температура пришла в норму.

    Сейчас смешно заявлять, что метан, поднимающийся со дна океанов, может вызвать новое потепление. Ведь в атмосферу попадает гораздо больше метана антропогенного происхождения, чем океанического.

    Возможна ли в будущем та же катастрофа, что случилась 55 миллионов лет назад? Все-таки да, и тут не нужно дожидаться новой сшибки материков. Глобальное потепление может привести к тому, что вода над материковыми склонами прогреется и запасы метанового льда начнут повсюду таять. К поверхности океанов поплывут стойкие метановые пузырьки. Их пелена окутает планету, как парниковая пленка. Земным организмам придется, как сказал бы Р. Нудельман, «претерпеть могучую метановую отрыжку с невообразимо жуткими последствиями».

    …Тогда само море подскажет тему, напишет имя ее на своем полотнище, «на волнах на кораблях» (П. Элюар). Море не синее, не лазурное, а дымчатое — огромная посудина, из которой текут испарения Земли, ее гарь и чад.