Замороженный метан под морским дном тает – и это хуже, чем мы думали

© Маганн / Adobe Stock

Под океанами, окружающими континенты, скрыта естественная замороженная форма метана и воды. Морской гидрат метана, который иногда называют «огненным льдом», поскольку его можно буквально поджечь, может таять по мере потепления климата, бесконтрольно выделяя метан – мощный парниковый газ – в океан и, возможно, в атмосферу.

Мы с коллегами только что опубликовали исследование, показывающее, что этот гидрат метана уязвим к потеплению в большей степени, чем считалось ранее. Это вызывает беспокойство, поскольку этот гидрат содержит примерно столько же углерода, сколько вся оставшаяся нефть и газ на Земле.

Высвобождение его со дна моря может привести к повышению кислотности океанов и дальнейшему потеплению климата. Это опасное стечение обстоятельств.

Массовое выделение метана из подобных древних морских резервуаров гидратов было связано с одними из самых суровых и быстрых климатических изменений в истории Земли. Есть даже свидетельства того, что процесс возобновился у восточного побережья США.

Я работал над гидратами более десяти лет, в основном изучая гидраты метана на шельфе Мавритании в Западной Африке. Недавно я взял сейсмические данные 3D, предназначенные для выявления нефти и газа, и перепрофилировал их для составления карты гидратов под дном океана. В конечном счете, я хотел выяснить, приводит ли изменение климата к выбросу метана на поверхность.

3D-сейсмика для геолога эквивалентна компьютерной томографии, проводимой врачом. Оно может занимать сотни квадратных километров и может обнаруживать гидраты на глубине нескольких километров под морским дном. Гидраты легко идентифицируются в ходе этих гигантских исследований, поскольку звуковые волны, создаваемые источником сейсмической энергии, буксируемым кораблем, отражаются от дна слоев гидрата.

Поиск метана с использованием 3D-сейсмических изображений
Когда я начал новый образ жизни во время первой изоляции от COVID в начале 2020 года, я вновь открыл тщательно изученный набор данных и снова начал картографировать. Я знал, что существует множество примеров гидратов, которые растаяли в результате потепления с тех пор, как последний ледниковый период достиг пика около 20 000 лет назад, и я знал, что мы можем обнаружить это по наборам 3D-данных.

Но какова была судьба метана? Достиг ли он океанов и атмосферы? Потому что, если это произойдет, это главный признак того, что это может произойти снова.

Вокруг континентов, где океаны относительно мелкие, гидраты достаточно холодны, чтобы оставаться замороженными. Поэтому он очень уязвим к любому потеплению, и именно поэтому эти районы были в центре внимания большинства научных исследований.

Где встречаются известные гидраты метана. Обзор мирового океана (данные: Wallmann et al), CC BY-NC-SA

Хорошей новостью является то, что только 3,5% мировых запасов гидратов находится в уязвимой зоне, в этом опасном состоянии. Вместо этого большая часть гидратов считается «безопасной», поскольку она похоронена на глубине сотен метров под морским дном, в более глубоких водах, в десятках километров дальше от суши.

Но замороженный метан в глубоком океане в конце концов может оказаться уязвимым. В океанах и морях, где глубина воды превышает 450–700 метров, слой за слоем располагаются отложения, содержащие гидрат. Некоторые из них глубоко погребены и геотермически нагреваются Землей, поэтому, несмотря на то, что они находятся на сотни метров ниже морского дна, они находятся в точке нестабильности.

Некоторые слои отложений проницаемы и создают сложный подземный трубопровод для движения газа, если он высвобождается во время климатического потепления. Точно так же, как если держать под водой футбольный мяч, газ метан стремится подняться вверх из-за своей плавучести и прорваться через сотни метров слоев отложений.

На эту сложную геологию повлияли семь ледниковых периодов (или ледниковых периодов) и межледниковий, которые неоднократно нагревали и охлаждали систему в течение последнего миллиона лет.

Пример сейсмических изображений, которые использовал автор. Слева: отражения, представляющие осадочные слои, вертикальную трубу, по которой метан поднимался вверх, и погребенный кратер, образовавшийся в результате выброса метана в древний океан. Справа: карта, показывающая другие примеры этих кратеров. Ричард Дэвис, CC BY-SA Метан мигрирует
Во время этой первой изоляции 2020 года я нашел впечатляющие доказательства того, что в теплые периоды в течение последнего миллиона лет или около того метан мигрировал вбок, вверх и к суше в сторону Африки и просачивался в гораздо более мелкие воды. Под слоем отложений толщиной до 80 метров находятся 23 гигантских кратера на древнем морском дне, каждый шириной в один километр и глубиной до 50 метров, достаточно больших, чтобы в них можно было разместить несколько стадионов «Уэмбли».

Сейсмические изображения дают явные признаки присутствия метана непосредственно под кратерами. Подобные кратеры в других местах образуются из-за длительного или взрывного выброса газа на морском дне.

Эти кратеры расположены не в уязвимой зоне, которой было уделено все внимание, а в стороне от нее, на глубине около 330 метров. Имея это открытие в руках, я собрал международную команду учёных (моделистов, физиков, геофизиков), чтобы выяснить, что стало причиной образования этих замечательных вещей и когда они образовались. Наши результаты теперь опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Мы полагаем, что они образовались в результате повторяющихся периодов потеплений. Эти периоды повлияли на гидраты в глубинах океана, и высвободившийся метан мигрировал на расстояние до 40 км в сторону континента, чтобы выйти за пределы самых мелких отложений гидратов. Таким образом, во время глобального потепления объем гидратов, которые будут уязвимы для утечки метана, окажется более значительным, чем считалось ранее.

Позитивный прогноз заключается в том, что существует множество естественных барьеров для этого метана. Но будьте осторожны: мы ожидаем, что в некоторых местах на Земле, когда мы нагреваем планету, метан из глубин уйдет в наши океаны.

Автор
Ричард Дэвис, проректор по вопросам глобального развития и устойчивого развития, Университет Ньюкасла

(Источник: Разговор)