Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2005 № 09
В конце 80-х годов XX века наконец было установлено, что метан задерживает большее количество тепла, чем СО2 в такой же концентрации. А стало быть, планета обогревалась именно с его помощью.
Чтобы проверить это предположение, профессор Джеймс Кастинг и его коллеги из Научно-исследовательского центра Эймса при NASA создали соответствующую компьютерную модель. И убедились, что для того, чтобы поддерживать температуру поверхности Земли выше точки замерзания, атмосфера молодой планеты должна была всего на 0,1 % состоять из этого газа.
Возможно, именно так выглядела наша планета в те времена, когда в атмосфере царствовали метаногены.
Нашли, где поселиться…
По оценкам геохимиков, метаногены господствовали в атмосфере Земли до тех пор, пока не превратили большую часть водорода в метан. После этого для них настали голодные времена и они должны были исчезнуть. Но они не исчезли, а приспособились к иным условиям жизни, поселились в болотах и даже, как уже говорилось, в желудках коров и иных жвачных животных. Однако для бывших «царей атмосферы» такая экологическая ниша, согласитесь, тесновата.
И тут исследователи обратили внимание, что большинство метаногенов лучше всего развивается в условиях, прямо сказать, адских — при температуре выше 400 °C, а некоторые — даже при 850 °C.
Но где на нашей планете ныне имеются такие условия? Конечно же, в земных недрах. И содержание метана в залежах угля и нефти, которым для образования тоже нужны высокие температуры и давления, подтвердили это предположение.
И это еще что! В конце XX века геологи обратили внимание на залежи так называемых метангидратов, огромные запасы которых обнаружены на морском дне и в ближайших слоях осадочных пород под ним. Образование же гидратов метана, то есть его соединений с водой, происходит под воздействием высокого давления и низких температур. Эти условия вполне типичны для океанских глубин.
Там, где океаническая плита, сдвигаясь, уходит под континентальную, возникают зоны мощнейшего сжатия. Они-то и выдавливают наружу метан, образующийся в толще органических отложений, наряду с нефтью и углем.
Кусок метангидрата «дышит» в руках.
В море опускают контейнер с исследовательской аппаратурой.
Одна из таких тектонических зон находится, например, у западного побережья Северной Америки. Экспедиция, отправившаяся туда на поиски гидратов, обнаружила там богатейшие залежи. Впрочем, такие залежи, как сейчас установили геологи, существуют практически повсеместно, во всем Мировом океане. Как их найти?
Моллюски нам помогут
Сегодня разведку запасов метангидратов ведут в различных районах Мирового океана с привлечением самой современной техники. Примечательно, что при этом исследователи не жалеют усилий и на изучение придонной флоры и фауны. Оказывается, обитатели морского дна могут служить своего рода индикаторами, указывающими на наличие в недрах месторождений газогидратов.
Биолог Петер Линке утверждает, что между известковыми глыбами, возникшими на дне в результате геохимического и тектонических процессов, происходит истечение метаносодержащих жидкостей. Они, в свою очередь, являются основой для существования определенного вида моллюсков. Наличие этих моллюсков и является индикатором, верным признаком выделения метана.
Правда, сами моллюски не питаются метаном в чистом виде — он для них так же ядовит, как и для людей. Но у них есть особые бактерии, которые умеют перерабатывать метан в другие соединения. И моллюски питаются уже плодами этого производства.
Естественно, что моллюски стремятся поселиться поближе к источнику продовольствия, то есть к тем трещинам и щелям в известковых отложениях, из которых и происходит выделение метаносодержащих жидкостей. В свою очередь, сами моллюски служат пищей для других представителей морской фауны. В итоге «метановые ключи» являются своего рода оазисами в пустынях морских глубин, где и селится большая часть представителей придонной фауны.
С помощью этих моллюсков, а также другими способами ныне удалось выяснить, что суммарные запасы газогидратов обладают вдвое большим потенциалом, чем все уже разведанные запасы газов, нефти, угля и прочих видов топлива. А это ведь ни много ни мало, а 10 000 млрд. тонн сырья! Этого хватит всей земной промышленности лет на 50–70…
Донным моллюскам помогают питаться особые бактерии.
Жизнь на дне буквально кишит.
Требуется осторожность
Надежной технологии добычи сырья со дна моря пока нет. Исследователи пробуют различные варианты. Причем некоторые специалисты, скажем, Хейко Юрген Шульц из Дортмундского университета, советуют пока не торопиться.
Дело в том, что большая часть обнаруженных ныне газогидратов находится на склонах подводных гор. И если начать бесконтрольную их выработку, это может привести к потере стабильности в этих геологически активных регионах, к бесконтрольным выбросам метана и подвижкам морского дна, способным породить цунами.
Самым перспективным ныне считается такой способ. Твердые гидраты предполагается постепенно нагревать с помощью трубопроводов, связанных с расположенной на поверхности добывающей платформой. Трубопровод этот должен состоять из труб с двойными стенками. По внутренней трубе на дно будут подавать морскую воду, нагретую до 30–40 градусов, а по зазору между внутренней и внешней трубами на поверхность станут подниматься пузырьки газа вместе с охлажденной водой. На поверхности газ отделят от жидкости. Воду снова нагреют и пустят в оборот, а газ соберут для дальнейшей переработки.
Расчеты показывают, что при использовании такой технологии количество энергии, которую можно выработать из полученного сырья, может примерно в 40 раз превысить затраты на добычу метана. Ведь из одного кубометра гидрата, извлеченного с морского дня, выделяется 164 кубометра метана.
Не забудем и об экологии
Экономичность таким образом очевидна. А как обстоит дело с экологичностью? Ведь при разрушении газогидратов часть метана неизбежно будет вырываться на поверхность, минуя трубопроводы. А метан — один из самых вредоносных для атмосферы газов. Если воздействие углекислого газа на парниковый эффект принять за единицу, то метан обладает в 23 раза более сильным воздействием.
Поэтому повышенный интерес к работам геофизиков проявляют и климатологи. По их мнению, метан — один из главных виновников нынешнего глобального потепления. В частности, в Охотском море, по мнению профессора Эрвина Зюса, исследователям наилучшим образом удалось проследить за климатологическим влиянием выделяемого метана. Здесь гидраты выделяют огромное количество метана. Причем поскольку около 9 месяцев в году море это покрыто льдом, то метан накапливается под ледовым покровом, а в короткое лето массово выделяется в атмосферу. Теперь исследователи хотят количественно определить влияние этих сезонных выбросов на состав атмосферы и глобальный климат, понять, только ли выделяет море метан в атмосферу или еще и связывает атмосферный метан, образуя гидрат.
Когда и как это происходит? В каких количествах?
В общем, вопросов, связанных с метаном, еще много. И на них нужно искать ответы.
С. СЛАВИН
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
ЦВЕТ ПОБЕДЫ — КРАСНЫЙ. Проанализировав результаты состязаний во время последних Олимпийских игр в Афинах, английские исследователи Рассел Хилл и Роберт Бартон из Университета Дарема, Великобритания, пришли к выводу, что присутствие красного цвета в одежде спортсмена повышает шансы на успех. Прежде всего, внимание ученых привлекли результаты в боксе, борьбе, а также таэквондо. Здесь участникам по жребию доставалась либо красная, либо голубая форма. Выяснилось, что «красные» взяли верх в 55 % сражений. Еще более существенным оказался цвет спортивной обуви: в 60 % случаев выигрыш выпадал «красноногим».
По словам Хилла и Бартона, красный цвет хорош и для победы в командных видах спорта. На чемпионате Европы по футболу 2004 года в Португалии победу в матчах чаще одерживали те, в чьей форме он присутствовал.
«Конечно, цвет — это далеко не все, — пишут ученые. — Традиционный цвет маек сборной Бразилии — желтый. Тем не менее, она одерживает победы чаще других команд. Однако две самые успешные английские команды — «Ливерпуль» и «Манчестер Юнайтед» — носят форму, в которой есть красный цвет».
