Электронное периодическое издание «Научная Россия» 1 ноября 2019 г.
Беседовала Анастасия Пензина
Фото Николай Малахин
В начале октября этого года ученые с борта научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» передали неутешительные новости. Участники экспедиции в моря Восточной Арктики обнаружили рекордный выброс метана. Согласно данным аппаратуры, его концентрация в атмосферном воздухе в 6-7 раз превышала общепланетарные значения. Затем участники экспедиции смогли увидеть метан своими глазами: его было видно сквозь морские волны. На поверхность тысячами пузырьковых нитей поднимался газ...
О проблеме глобального потепления заговорил сегодня весь мир, а экоактивизм стал модным течением среди молодого поколения. И не просто так. Достаточно взглянуть на динамику средней годовой температуры на планете. Согласно данным американского Национального управления океанических и атмосферных исследований или данным Университета Восточной Англии, средняя годовая температура на Земле растет. Вместе с ней растет и уровень мирового океана. И здесь у многих возникает вопрос - климат меняется постоянно, что необычного в очередном потеплении на планете? Опасения вызывают не значения температуры, а необычная скорость их изменений.
Проблему стремительных климатических изменений связывают с растущей концентрацией углекислого газа (двуокиси углерода CO2). Считается, что нагрузку усиливают деятельность промышленности, рост транспорта, бесконтрольная вырубка леса и другие антропогенные факторы. Однако кроме двуокиси углерода существуют другие парниковые газы, важнейший из которых метан (СН4). В большом количестве этот газ заключен в так называемой подводной мерзлоте в виде газогидратов.
Газовые гидраты - это кристаллические соединения, образующиеся при высоком давлении и низкой температуре из воды и газа. Молекулы газа, в частности метана, плотно зажаты в кристаллах льда. При таянии мерзлоты метан высвобождается, поднимаясь на поверхность воды, а затем попадает в атмосферу. Считается, что высвобождение большого количества метана может в разы ускорить процесс изменения климата и привести к мощному парниковому эффекту.
Поэтому метан вызывает еще больше вопросов. Какую роль играет этот парниковый газ в потеплении Арктики? Или, наоборот, рост глобальной концентрации метана вызван таянием вечной мерзлоты? Не запущен ли уже механизм серьезной зависимости, когда потепление вызывает рост концентрации метана, а метан вызывает потепление? Может быть, нет никакой пользы от ограничения антропогенных выбросов метана или двуокиси углерода? О влиянии метана на климат рассказывает научный руководитель геологического направления Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН Леопольд Исаевич Лобковский.
- Недавно российские ученые зафиксировали рекордный выброс метана в Арктике. В чем научная значимость этого события?
- Начну, пожалуй, с того, что сегодня будоражит весь мир – с проблемы изменения климата. Все сообщения в СМИ, телевизионных передачах, социальных сетях свидетельствуют о том, что вспыхнул интерес к этой проблеме, особенно среди молодежи. И действительно, проблема глобального потепления – один из главных вызовов для современной цивилизации. К сожалению, всё активнее становятся люди, которые слабо разбираются в климатических процессах, но, конечно, как и все озабочены последствиями. Именно поэтому важен научный анализ этой проблемы, над которым мы и работаем.
Известно, что в рамках проблемы глобального потепления особое внимание уделяется Арктике. Измерения показывают, что арктический регион нагревается значительно быстрее, чем остальной земной шар. И если температура, скажем, за последние десятилетия в среднем по земному шару увеличилась на 1 градус, то в Арктике зафиксированы повышения температуры на 5-7 градусов за последние 20-30 лет. Это указывает на то, что арктический регион по каким-то причинам наиболее подвержен влиянию климатических изменений.
И мы в сотрудничестве с другими учеными занимаемся как раз вопросами метановой эмиссии в арктическом регионе. Метан, как известно, − сильный парниковый газ, более интенсивный, чем двуокись углерода CO2, о которой обычно идет речь, когда говорят о глобальном потеплении. На международном уровне специалисты обсуждают возможность снизить количество выбросов углекислого газа, тем самым уменьшив антропогенную нагрузку на климат. Хотя влияние человека на климат до сих пор не доказано.
Наш подход учитывает природный фактор потепления климата: естественный выброс метана, не связанный с человеческой активностью. Исследования проводятся совместно с Тихоокеанским океанологическим институтом им. В.И. Ильичева РАН, нашим Институтом океанологии имени П.П. Ширшова РАН, а также с Томским политехническим институтом, Московским физико-техническим институтом и Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова. Результаты десятилетних работ показали, что с арктического шельфа идет пузырьковый выброс метана, так называемая пузырьковая эмиссия. Регулярно, во время экспедиций, мы выявляем места в арктическом шельфе, где интенсивно выделяется метан из недр в водную толщу и атмосферу. И недавняя арктическая экспедиция научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш», которую возглавлял член-корреспондент РАН Игорь Петрович Семилетов, выявила сильную эмиссию в определенных местах Восточно-Сибирского моря.
Казалось бы, эта акватория расположена в пределах тектонически пассивной континентальной окраины, где отсутствуют заметные землетрясения и деформации коры и литосферы. Тем не менее, здесь наблюдаются мощные выбросы метана. Этот факт имеет чрезвычайно важное значение, поскольку обнаруженная эмиссия метана может существовать достаточно длительный промежуток времени (например, сотни и тысячи лет) и захватывать большую площадь. И в этом случае данное явление может рассматриваться как вполне реальный фактор потепления в Арктическом регионе. Иными словами, мы приходим к альтернативному подходу к проблеме глобального потепления.
Дело в том, что в осадочном чехле арктического шельфа залегает большое количество газогидратов, представляющих собой соединения воды и газа в твердом состоянии, существующем при определенных температурах и давлениях. При некотором повышении температуры газогидраты распадаются, что и приводит к эмиссии свободного газа.
По одной из гипотез, объясняющих деградацию газогидратов и эмиссию метана, арктический шельф в период голоцена (примерно 10 тыс. лет назад) претерпел трансгрессию моря. То есть в древние времена этот шельф был сушей, по которой ходили мамонты. Но вскоре уровень океана поднялся и затопил весь шельф. И поскольку температура поверхности суши до затопления была примерно минус 15-20 градусов по Цельсию, а температура воды около 0, большая часть территорий сильно прогрелась. За 10 тыс. лет прогрев вполне мог привести к дестабилизации газогидратов. В наши дни мы наблюдаем последствия этого процесса с выходом свободного газа из недр.
Все это имеет большое значение, и связано не только с климатом, но и с геополитикой, и даже со стратегией освоения арктического шельфа. Ведь выбросы метана опасны для инфраструктуры, например, при строительстве скважин, платформ, трубопроводов, и могут приводить к техногенным авариям. Кроме того, деградация вечной мерзлоты приводит к тому, что сам грунт становится более мягким, и все постройки на сваях могут накреняться и ломаться. То есть это целый комплекс проблем, для решения которых, как мне кажется, нужна как национальная, так и международная программа. Проблема климата должна быть решена усилиями всего мирового сообщества, поскольку предполагает большие затраты.
- Насколько это может быть опасно, если не уделять этой проблеме внимания?
- По некоторым оценкам, количество метана, содержащегося в вечной мерзлоте, превышает на один-два порядка содержание метана во всей атмосфере. Нескольких процентов выделения достаточно для сильного парникового эффекта.
Но здесь прослеживается и другая проблема. При таянии ледников отражающая способность арктической шапки снижается. А значит, Земля нагревается сильнее. Поэтому, вскоре может наступить некий переломный момент, после которого говорить о чем-то будет поздно.
Конечно, некоторые люди относятся к этому скептически. Но измерения показывают, что Арктика действительно нагревается. Поэтому гипотезы нужно проверять.
Все лозунги или демонстрации за прекращение освоения Арктики ни к чему не приведут. Но при этом, можно учесть некоторые факторы при формировании стратегии освоения арктического шельфа. Спекуляции, конечно, будут. Но главный ответ спекуляциям – серьезные исследования. И отдельные экспедиции, которые мы проводим, − это капля в море. Поэтому нужна большая программа. Уже существует сообщество, готовое заниматься этой проблематикой: специалисты из ряда университетов в Швеции, Нидерландах, в Италии и других странах Европы. Нужна, скорее, инициатива политическая.
Фактор выбросов уже выявлен. Это не гадание на кофейной гуще, нам ясно, что делать. Исследовать дно и недра, искать зоны выбросов. Нужны серьезные научные ресурсы, определенная инфраструктура, и, разумеется, многолетняя, четкая программа.
- Тогда что необходимо предпринять прямо сейчас? Обратиться к власти?
- Да. Нас уже поддержал президент Российской академии наук Александр Сергеев. Сейчас нужна поддержка от Министерства науки и высшего образования и Министерства природных ресурсов и экологии. Начинать нужно с этого уровня.
Известно, что сейчас идет распределение финансирования по национальным проектам, в том числе в рамках национального проекта «Наука». Довольно большие средства выделяются для создания Научно-образовательных центров (НОЦ). Например, можно начать с НОЦа по Арктике, в котором могут участвовать местные университеты − Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова и др. Эти северные университеты могут создать структуру НОЦа, отвечать за ее образовательную часть. А академические институты могут взять на себя научную часть.
Конечно, нужны и индустриальные партнеры, такие как «Роснефть» и «Газпром», а также инициатива губернаторов. При этом нужно заинтересовать промышленный сектор, ведь у них свои интересы. Их мало волнует изменения климата. Для них важна реальная прибыль, связанная с производством. Но эта проблема действительно государственная. Более того, международная. И я считаю, что призыв должен идти из России. Только так можно привлечь Европу, США и Китай.
Эта глобальная угроза может объединить вокруг себя народы и ученых из разных стран. Именно поэтому нужна программа серьезных исследований этого феномена.
