Метан, вероятно, выбрасывается в океаны через разломы на морском дне (видео)

Ученые опасаются, что рост глобальных температур и таяние вечной мерзлоты в арктических регионах инициируют выброс подземного метана в атмосферу. Попадая в атмосферу, этот метан будет ускорять глобальное потепление, удерживая тепловое излучение Земли примерно в 20 раз эффективнее, чем более известный парниковый газ — диоксид углерода.

Статья ученых из MIT, опубликованная онлайн 29 августа в Journal of Geophysical Research, проясняет механизм высвобождения этого подземного метана в мерзлых регионах. Она также приходит к выводу, что метан, захваченный под океаном, уже может высвобождаться через разломы в морском дне с гораздо большей скоростью, чем считалось ранее. Некоторые ученые связывают высвобождение подводного метана, как постепенное, так и быстрое, с изменением климата в прошлом и будущем.

«Условия осадков, при которых этот механизм миграции газа доминирует, например, когда у вас очень мелкозернистая глина, широко распространены в большей части океана, а также в некоторых регионах вечной мерзлоты», — пояснил ведущий автор работы Рубен Хуанес, доцент кафедры энергетических исследований в Департаменте гражданского и экологического строительства.

«Это указывает на то, что мы можем сильно недооценивать потоки метана, происходящие в настоящее время в океане и из недр в атмосферу Земли. Это может иметь последствия для нашего понимания углеродного цикла Земли и глобального потепления», — добавил Хуанес.

Часть природного подземного метана существует не в виде газа, а в форме метангидрата — молекулы газа, заключенной в кристаллическую решетку из молекул замерзшей воды. Эти гидраты существуют в слое породы или океанических осадков, называемом зоной стабильности гидратов (HSZ). Ее стабильность зависит от климата. При повышении температуры HSZ смещается вверх, оставляя под собой слой свободного газа, давление в котором растет и выталкивает газ к поверхности через существующие трещины и новые разломы в осадках.

Разработанная Хуанесом и недавним выпускником MIT Антоном Джайном гранулярная вычислительная модель предсказывает, что газ будет открывать в осадках трещины особой формы и двигаться достаточно быстро, чтобы не быть захваченным снова в гидратные решетки на пути. «Наша модель объясняет недавние эксперименты по растрескиванию осадков при потоке газа и предсказывает, что большие объемы свободного метана могут миновать HSZ», — сказал Хуанес.

Используя свою модель, а также сейсмические данные и керны с участка морского дна, содержащего гидраты (хребет Гайдрат у побережья Орегона), ученые обнаружили, что метан, вероятно, выбрасывается из разломов на морском дне со скоростью до 1 миллиона раз выше, чем если бы он мигрировал как растворенное в воде вещество. «Наша модель дает физическое объяснение недавнему поразительному открытию NOAA — шлейфу высотой 1400 метров на морском дне у побережья Северной Калифорнии», — отметил Хуанес. Считается, что этот шлейф, наблюдавшейся пять минут, был не гидротермальным источником, а пузырьками метана, покрытыми метангидратом.

Работа также объясняет краткосрочные последствия закачки диоксида углерода в подповерхностный слой океана — метода, предлагаемого некоторыми исследователями для сокращения атмосферных парниковых газов. Хуанес выяснил, что, хотя часть CO₂ останется захваченной в виде гидрата, большая его часть, вероятно, будет выбрасываться через разломы, подобно метану. «Важно удерживать как метан, так и диоксид углерода либо в трубопроводах, либо под землей, потому что последствия утечки со временем могут быть весьма опасными», — заключил ученый.