Открыта новая причина выброса метана в атмосферу на арктическом шельфе

Российские ученые открыли ранее неизвестный механизм влияния переноса солей на разложение гигантских запасов газовых (метановых) гидратов, залегающих в толще подводной мерзлоты на арктическом шельфе.

Результаты исследования опубликованы в журнале Geosciences.

Метан - один из основных парниковых газов, влияющий на глобальное изменение климата на нашей планете. Благодаря долговременным наблюдениям за Арктикой, российскими учеными было установлено, что Восточно-Сибирский арктический шельф является одним из крупнейших источников выброса метана в атмосферу.

Активные выбросы метана не только влияют на глобальное потепление и нарушают баланс цикла углерода планеты, но и приводят к аварийным ситуациям, которые затрудняют хозяйственную деятельность в Арктике - одном из самых многообещающих регионов в вопросах добычи углеводородов.

Именно поэтому проблема изучения причин выбросов метана на Восточно-Сибирском шельфе была названа президентом РАН академиком А. М. Сергеевым приоритетной.

Большая часть метана попадает в атмосферу при разложении газовых гидратов. Газовыми гидратами называют кристаллические соединения, образующиеся из газа и воды при низкой температуре и высоком давлении.

Скопления кристаллов газового гидрата напоминают ледяную массу, которую весьма условно можно назвать газом в твердом состоянии, когда единичный объем газового гидрата может содержать до 160-180 объемов чистого газа.

Газовые гидраты, образовавшиеся многие тысячи лет назад в благоприятных природных условиях, могут начать разлагаться на газ и воду (или иными словами - «таять») при нарушении условий их стабильного существования.

Ученые из Сколтеха, Томского политехнического университета, и Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения Российской Академии наук (РАН) выяснили, что одной из причин массированных выбросов метана из донных осадков Восточно-Сибирского шельфа является дестабилизация газовых гидратов, залегающих в подводной мерзлоте, при их с взаимодействии с солевыми растворами (морской водой) мигрирующими в толщу оттаивающей подводной мерзлоты.

Авторами статьи было впервые экспериментально установлено, что газогидраты даже в условиях вечной мерзлоты теряют стабильность и начинают разлагаться при взаимодействии с солями.

«Мы провели специальные эксперименты по взаимодействию мерзлых пород, содержащих реликтовые гидраты метана, с солевыми растворами при различных отрицательных температурах и установили, что миграция солей в мерзлые гидратосодержащие породы активизирует разложение поровых газовых гидратов, а также ускоряет их оттаивание», - рассказывает ведущий научный сотрудник Центра добычи углеводородов Сколтеха Евгений Чувилин.

«Поскольку эти процессы усиливают эмиссию метана из мерзлых гидратосодержащих пород, что важно для понимания механизма массированной разгрузки метана из донных отложений, результаты экспериментов были использованы нами для построения модели взаимодействия мерзлой гидратонасыщенной толщи с морской водой на арктическом шельфе».

Полученные данные позволяют объяснить причину восходящего движения метанового фронта, открытого авторами на Восточно-Сибирском шельфе на основе комплексных геофизических и биогеохимических исследований. (Shakhova et al., Nature Communications, 2017; https://www.nature.com/articles/ncomms15872)