Компьютерная модель раскрывает тайну формирования крупных месторождений гидрата метана

Новое исследование Техасского университета в Остине объяснило важную загадку формирования природных гидратов газа. Это продвинуло понимание учёных о том, как газовые гидраты могут влиять на изменение климата и энергетическую безопасность. Модель показала, как газовые пузыри могут протекать через отложения гидратов, что объясняет рост массивных резервуаров, подобных найденным в Мексиканском заливе.

Газовые гидраты — это ледяные вещества, в которых молекулы газа (обычно метана) оказываются в ловушках водяных «клеток» при высоком давлении и низкой температуре. Они содержат значительную долю мирового органического углерода и могут стать источником энергии. Наблюдения показывали свободный поток метана через гидратные отложения, что противоречило физическим моделям: в таких условиях метан должен существовать только в форме гидрата. Команда под руководством аспиранта Дилана Майера воссоздала этот процесс в лаборатории.

На основе данных экспериментов учёные выдвинули гипотезу: формирующийся гидрат создаёт барьер между газом и водой, замедляя образование нового гидрата и позволяя газу протекать через отложение. Компьютерная модель, основанная на этой идее, совпала с лабораторными результатами, а в увеличенном масштале — с полевыми данными. Это первая модель, успешно объединившая оба типа данных. Она показывает, что газ, протекающий в недрах, может накапливаться в крупные концентрированные гидратные резервуары — потенциальные цели для добычи энергии.

«Модель убедительно воспроизводит ряд независимых экспериментальных результатов, что сильно поддерживает её фундаментальные концепции», — сказал Майер. Понимание того, как метан перемещается через гидратные слои, важно для оценки его роли в углеродном цикле и потенциального вклада в глобальное потепление, отметил соавтор профессор Питер Флемингс. Исследование финансировалось Министерством энергетики США (DOE).