Новое исследование показывает, как метан прорывается сквозь ледяные барьеры на морском дне

Новое исследование объясняет механизм, который позволяет потокам метана вырываться из гидратов на морском дне. Комбинация натурных наблюдений, лабораторных экспериментов и компьютерного моделирования показала, что формирование гидрата не блокирует газ, а, напротив, способствует его фокусированному выходу через специфические каналы. Результаты опубликованы в журнале PNAS.

Метан, основной компонент природного газа, является мощным парниковым газом. Его запасы в гидратах на континентальных окраинах могут быть сопоставимы со всеми другими мировыми запасами ископаемого топлива. Однако оставалось неясным, как газ преодолевает слой твердого гидрата, который при высоком давлении и низкой температуре должен был бы служить непроницаемой крышкой. Исследователи под руководством Сяоцзин (Руби) Фу и профессора Рубена Хуанеса из MIT обнаружили феномен, названный ими «корковым фингерингом».

Лабораторные эксперименты показали, что расширяющийся газовый пузырь способен разорвать формирующуюся вокруг него гидратную корку. Вместо повторного запечатывания гидрат продолжает образовываться по бокам поднимающегося пузыря, создавая вокруг него трубку, стенки которой состоят из твердого гидрата. Таким образом, газ «выдалбливает» себе путь наверх. Этот механизм, наблюдавшийся в микромасштабе, также работает и на уровне морского дна. Гидратная корка замедляет дальнейшее образование гидрата, разделяя газ и воду, что позволяет метану долго сохраняться в свободном состоянии. Сочетание этих двух явлений объясняет интенсивные выбросы.

Понимание этого процесса поможет прогнозировать расположение и активность метановых сипов. Хотя предполагается, что потепление климата может увеличить их активность, на больших глубинах (от 600 м), где залегают гидраты, ожидаемый рост температуры пока недостаточен для широкомасштабного высвобождения газа. Полученные данные также могут быть полезны для оценки потенциальных возможностей использования гидратов в энергетике.