Резкая «разгрузка» метана в атмосферу чревата катастрофическими последствиями для биосферы на планетарном уровне

Глобальные изменения климата, а также поиски альтернативных источников энергии стали главным вызовом цивилизации. Фундаментальным исследованиям этой проблемы отводится особое место. В частности, одним из ключевых аспектов этого направления является изучение газогидратов.

По мнению экспертов, истощение запасов газа и нефти побуждает искать альтернативные источники углеводородов. Наиболее перспективными из них признаны месторождения газовых гидратов, в которых природный газ находится в виде твердого соединения с водой. Это своего рода «горючий лед», в котором молекулы метана надежно упакованы в ажурные ледяные клетки из молекул воды. Энергетический потенциал газогидратов на Земле, по мнению многих исследователей, превышает потенциал всех прочих (нефть, газ, уголь) горючих ископаемых вместе взятых. 
Об этом и о многом другом наш корреспондент беседует с вице-президентом НАНА академиком Ибрагимом Гулиевым.
- Чем обусловлен экологический аспект проблемы?
- В первую очередь, тем, что газогидраты рассматриваются как компонент геологической среды, весьма чувствительный к природным и техногенным изменениям, что способствует усилению на Земле парникового эффекта при выделении метана из газогидратов в атмосферу в связи с антропогенным изменением климата. 
Газогидраты во всем мире содержат такое количество метана, которое на несколько порядков превышает количество метана, находящегося в атмосфере, а его присутствие там усиливает ее парниковый эффект. 
Кроме того, газовые гидраты, существующие при температурах и давлениях, близких к условиям их разложения, представляют потенциальную экологическую опасность - в случае геодинамических изменений или нарушения термобарического равновесия.
- Известно, что азербайджанские ученые много лет знакомы с этой научной проблемой...
- Совершенно верно. Именно нашим ученым вместе с российскими коллегами принадлежит мировой приоритет в открытии и изучении субмаринных газовых гидратов. В первой половине 80-х годов мне посчастливилось в составе экспедиции научно-исследовательского судна Академии наук Азербайджанской ССР «Элм» поднять на поверхность и изучить первые субмаринные газогидраты со дна Каспия. Позднее, в 90-х годах, эти данные подтвердились в результате исследований азербайджанских ученых в составе консорциума компаний (bp, ExxonMobil, Statoil, Unocal и др.), когда было открыто еще более десяти проявлений газогидратов.
Также впервые в мировой практике была составлена карта морских грязевых вулканов и возможных их скоплений в Каспийском море, которые являются потенциальными источниками метановых выделений. В 2001 году были опубликованы данные сейсмических исследований об обнаружении мощного слоя газогидратов на месторождении «Абшерон». Таким образом, стало очевидно, что на Каспии обнаружена новая газогидратная провинция. Ресурсы их сегодня оценить сложно, но в любом случае речь идет о десятках триллионов кубометров. 
- Чтобы эти цифры не выглядели фантастическими, давайте обратимся к мировому опыту... 
- Конечно. Запасы газогидратов в мире в несколько раз превосходят запасы природного газа. Это нетрадиционное горючее ископаемое, потенциально доступное многим странам, в перспективе может стать практически неисчерпаемым источником природного газа. На сегодняшний день на шельфах океанов и морей открыто свыше 220 месторождений газогидратов. Однако промышленная технология извлечения газа из газогидратов пока не разработана. Ближе всех к экспериментальной эксплуатации газогидратов продвинулась Япония, где принято несколько программ по их поиску и освоению. 
Кроме очевидной перспективности газогидратов как нетрадиционного вида топлива существует еще одна важная, и, видимо, недостаточно осознанная проблема. Глобальная дегазация Земли привела к образованию в Мировом океане слоев газогидратов толщиной от 10 метров, а также других скоплений, расположенных на площади Мирового океана. Залегая в плейстоцен-современных осадках Мирового океана, газогидратный (клатратный) слой содержит не менее сотен квадриллионов кубометров метана. До настоящего времени считалось, что основная опасность выброса метана в атмосферу связана с промышленными и поверхностными его источниками. Но за последние десятилетия в результате изучения Мирового океана стало очевидно, что углеродная и водородная дегазация морей и океанов вносит существенный, если не решающий, аспект в развитие парникового эффекта и изменения климата. 
- Проблема действительно глобальная и требует тщательного изучения...
- Более чем. Газогидратные горизонты при изменении термобарических условий могут инициировать предельное насыщение осадков и приводить их к дестабилизации. В свою очередь сходы осадков нарушают установившееся равновесие, что способствует внезапному выбросу газа или даже всплыванию верхних частей осадочного чехла. Изменения уровня океанов и морей по тем или иным причинам могут также вызвать резкую «разгрузку» метана в атмосферу, что чревато катастрофическими последствиями для биосферы на планетарном уровне. 
По оценкам специалистов, интенсивное таяние метаногидратов способно вызвать условия не только декомпрессии, но и нагревания. И в последнем факторе таится, возможно, серьезная угроза планетарного масштаба. Массированный выход метана в атмосферу - опасность для климата более значительна, чем антропогенные выбросы углекислого газа. 
- Но ведь выход газов и их воспламенение известны на Каспии с древности - например, извержения грязевых вулканов с горящими факелами высотой в сотни метров... 
- Верно, с развитием исследований на акваториях с применением новых технологий эти факты стали фиксироваться и описываться. Так, начиная с 70-80-х годов прошлого века ученые и гидрографические службы Каспийского, Черного, Охотского и других морей независимо друг от друга описали газовые «фонтаны». 
Например, на сегодня только в акваториях Каспийского и Черного морей выявлены десятки тысяч таких факелов, нередко составляющих группы, а то и целые их «леса». Как правило, такие выходы развиты на глубинах 50-700 м. В ряде случаев они воспламеняются. Периодически вспыхивало и самое крупное пресноводное озеро мира - Байкал. Само название озера с бурятского языка переводится как «стоящий огонь»: газ при извержении самовозгорается и поднимается ярким пламенем до неба. Высота обычно не превышает 200 м, поэтому подавляющее большинство факелов не достигает поверхности, «распыляясь» в воде. 
- А каковы причины воспламенения газов?
- Есть несколько версий о причинах воспламенения газов. По одной из них, это происходит от искр, возникающих при ударах друг о друга и вылетающих на поверхность обломков твердых пород. По другой - виновником загорания является присутствующий в составе выброса фтористый водород, который вспыхивает на воздухе. По нашим представлениям, при выходе значительных объемов газа достигается температура самовоспламенения.
Так или иначе, мы наблюдаем участки морей, горящих длительное время, и таких примеров во всем мире множество. На основе радиоуглеродного датирования установлено, что некоторые факелы непрерывно функционируют, по меньшей мере, 30-40 тыс. лет, а если судить по времени функционирования грязевых вулканов, то и несколько миллионов лет. Если основываться на данных по выбросам газа из грязевых вулканов на суше Азербайджана, то только в Южно-Каспийском бассейне суммарное количество газов, выделяющихся в морских «факелах», составит десятки триллионов кубических метров. И выброс такого количества метана в геологически мгновенные сроки обусловливает катастрофические последствия - своеобразные метановые бомбы.
- Как это объясняет наука?
- До недавнего времени существовало несколько научных гипотез, объясняющих причины резких климатических изменений, имевших место на нашей планете. Одна из них получила название «газогидратная пушка» (clathrate gun hypothesis). Смысл гипотезы в том, что изменение термического и геодинамического режимов (в том числе, сейсмичности), а также донных метановых гидратов могло привести к массированным выбросам метана в атмосферу планеты, что в свою очередь привело бы к резким климатическим изменениям и даже коллапсу биосферы. Но, несмотря на то, что пока не ясен механизм дестабилизации донных гидратов, тем не менее эта гипотеза имеет право на существование. Сегодня эти явления изучаются с применением новейших технологий, включая космические, аэро- и беспилотные.
- И наши ученые продолжают эти исследования?
- К сожалению, нет, не продолжают. Как ни печально, несмотря на мировой приоритет, Азербайджан уже почти 40 лет не проводит никаких исследований морских грязевых вулканов, газогидратов и выходов газа, хотя еще в 2011 году глава нашего государства подписал указ о создании Центра по изучению Каспийского моря.
Наши соседи уже давно активно проводят исследования по изучению Каспийского моря, во всех прикаспийских странах созданы специализированные государственные структуры. Нам непонятны причины невыполнения президентского указа, неясно, почему не сделано никаких реальных шагов. 
Мы забываем простую истину: сегодня наука и технологии развиваются невиданными темпами, каждый год промедления аукнется нам отставанием на десятилетия. Нельзя допустить, чтобы разрыв в знаниях и технологиях исследования Каспия и дальше увеличивался, а сам процесс отставания стал необратимым.