Методические материалы, статьи

Судьба метана

Метан — газ жизни? Не кислород? Нет, кислород — главный газ жизни. Но и метан немаловажен для нее. В конце прошлого года мы рассказывали о важной роли газа метана для состояния гидросферы и атмосферы Земли, а стало быть, для изменений климата и обстоятельств нашего существования. Теперь — рассказ о новых исследованиях этой проблемы.

Помните ли вы еще о метане? Том, что на океаническом дне? Нет? Тогда я напомню. Бактерии, живущие на дне океана, в процессе своей жизнедеятельности непрестанно разлагают имеющиеся там органические вещества, выделяя газ метан (один атом углерода и четыре атома водорода). При низких температурах, господствующих на дне океана (несколько градусов выше нуля), вода, насыщенная метаном, образует огромные снежно-метановые глыбы. Они обычно лежат на дне вблизи материковых берегов, вплоть до глубины около 300 метров. Постепенно откладывающиеся на дне осадки погребают эти глыбы под многосотметровым слоем. Идущее из земных глубин тепло разогревает их, поэтому на определенной глубине под слоем осадков эти снежно-метановые хлопья становятся неустойчивыми и перестают образовываться. Эта глубина называется уровнем устойчивости.

Метановые залежи на дне океана интересуют энергетиков, которые видят в них возможный будущий резервуар горючего газа. Но еще больше они интересуют климатологов, особенно палеоклиматологов, которые считают, что многие драматические изменения земного климата в прошлом были вызваны «внезапным» (то есть, в действительности, достаточно быстрым) распадом этих глыб из-за какого-то быстрого разогревания океанической воды. Быстрый и мощный выброс метана в атмосферу не мог не привести к резкому повышению средней глобальной температуры. Метан, в пересчете на одну молекулу, почти вчетверо более действенный «парниковый газ», чем пресловутый углекислый (один атом углерода и два атома кислорода). При насыщении атмосферы метаном выход отраженных солнечных лучей в пространство затрудняется, и планета под этой шубой нагревается.

Мы не гарантированы от подобных катаклизмов в будущем, и потому крайне важно знать, каковы пределы стабильности снежно-метановых глыб и что может эту стабильность нарушить. До сих пор глыбы эти изучались стандартным сейсмическим методом – прощупыванием ультразвуком, идущим с поверхности воды. Но вот в конце минувшего года в журнале «Nature» появилась статья американского гидролога У. Вуда и его коллег, которые резко улучшили методику изучения, опустив источники и приемники ультразвука под воду, вплотную к океаническому дну. То, что они «увидели» (точнее, услышали), резко изменило принятые прежде представления об «уровне стабильности».

Оказалось, что слой придонных осадков, насыщенный метаном, пронизан узкими, почти вертикальными каналами (Вуд назвал их «газовыми каминными трубами»), которые, видимо, берут начало в придонных трещинах земной коры. По этим трубам метан из глубины может мигрировать вверх, в зону уровня стабильности. Построив модели циркуляции газа и теплой воды по таким трубам, Вуд показал, что в окрестностях этих труб метан прогревается настолько, что образование снежно-метановых глыб предотвращается. Но поскольку метана в воде много, он образует глыбы ближе к поверхности воды, где они менее стабильны из-за более высокой температуры воды. Тем самым наличие труб приводит к росту неустойчивых, нестабильных глыб, которые могут распасться при значительно меньших изменениях температуры воды, чем считалось раньше. Расчеты Вуда приводят к выводу, что заполненная теплой водой и газом труба, заканчивающаяся на 15 метров ниже дна океана, может поднять уровень стабильности метановых глыб непосредственно над нею и далеко вокруг нее на добрую сотню метров ближе к поверхности воды; иными словами, глыбы, лежащие выше, будут крайне неустойчивы и могут распасться — с бурным выделением метана в атмосферу – даже без особо резких изменений температуры воды.

Таким образом, наличие в океаническом дне «газовых каминных труб», открытых Вудом, вполне может обеспечить тот механизм влияния океанического метана на атмосферу и климат Земли, который ранее постулировался для объяснения периодических «теплых эпизодов» в геологической истории нашей планеты.

С легкой руки американского океанографа Джеймса Кеннета в науку вошла гипотеза «метанового выброса», согласно которой потепление, положившее конец последнему ледниковому периоду, было вызвано как раз таким выбросом метана в результате внезапного распада огромных придонных снежно-метановых гидратных глыб.

Что в науке хорошо для ее популяризатора – это частая смена гипотез, особенно тех, что касаются времен (или мест) весьма отдаленных, и вы наверно догадались, что это замечание вызвано как раз появлением очередной новой гипотезы касательно метановых гидратов и изменений земного климата. Действительно, на днях доктор Марк Маслин из Центра исследований экологических изменений при Лондонском университете оспорил гипотезу Кеннета, заявив, что появление метана в земной атмосфере во время последнего ледникового периода было не причиной, а следствием потепления атмосферы. Доктор Маслин подсчитал, сколько метана было тогда в атмосфере Земли, и пришел к выводу, что лишь 10 процентов тогдашнего содержания метана было вызвано таянием гидратов. Все остальное пришло из тропических болот, которые образовались в результате потепления климата. Стало быть, по Маслину, сначала произошло потепление, потом образовались болота и начали таять придонные метановые гидраты, и все это вместе насытило тогдашнюю атмосферу метаном. Самих гидратов для этого не хватило бы, стало быть, они и не могли вызвать потепление.

Что же на это ответил доктор Кеннет? Ссылаясь на геологические данные, он указал, что в те давние времена на Земле не было таких болот, существование которых постулирует его оппонент. Отрадно, однако, что, оставшись каждый при своем мнении, оба исследователя сошлись в том, что решение спора требует более детального изучения метановых гидратов. Это тем более актуально, заявили они, потому что сегодня происходит интенсивное потепление, и не известно, как отреагируют на это пресловутые гидраты. А вдруг возьмут да и растают. Это особенно реально, если учесть, что последние исследования показали наличие в таких гидратах большого количества газообразного метана, что делает их пористыми и особенно неустойчивыми. Не так важно, в конце концов, что именно произошло в конце минувшего ледникового периода, как то, что может произойти в любую минуту в наше время.

Вот уж с этим нельзя не согласиться.

Ал Бухбиндер



См. также:
Курсы английского языка для школьников в центре «Милленниум»
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
У нас недорого платные наркологические клиники москвы по выгодным ценам. фунгицид скор цена инструкцияРозеток и выключателей Legrand. Розетки выключатели simon.
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005