Гидрат метана - это ледяное вещество, которое можно поджечь. Теперь ученые обнаружили, что под угрозой таяния может оказаться большее количество этого вещества— и выброса мощного парникового газа—, чем предполагалось ранее.
Но большую часть этого времени что-то на снимках ускользало от исследователей. И только когда появилось много свободного времени после блокировки "Ковида", Дэвис пролистал снимки и заметил нечто особенное: ямки на морском дне. Их было 23, каждая шириной в километр (около двух третей мили) и глубиной 50 метров (164 фута). Подобные особенности обычно являются следствием масштабного выброса газов, которые вздымают осадочные породы вверх и создают впадины. "Они хорошо известны", - говорит Дэвис. "Но эти - самые большие".
Дэвис исследует одно из самых странных природных веществ на Земле: морской гидрат метана, также известный как огненный лед. При достаточно низких температурах и высоком давлении газ метан и жидкая вода замерзают вместе под морским дном, образуя ледяное образование, похожее на зефир. Метан легко воспламеняется, поэтому его кусок можно поджечь.
В новой работе, опубликованной в журнале Nature Geoscience, Дэвис и его коллеги соединили ледяные и газообразные куски вместе, чтобы изучить роль, которую это странное вещество может играть в изменении климата. Не потому, что оно горит, а потому, что оно тает.
Морской гидрат метана встречается по всему Мировому океану, в том числе у восточного побережья Соединенных Штатов. Когда он тает естественным образом, он "диссоциирует", выделяя метан, который растворяется в морской воде или всплывает на поверхность. Метан - мощнейший парниковый газ, в 80 раз превосходящий по силе воздействия углекислый газ. Ученые предполагают, что гидрат метана способствовал предыдущим периодам глобального потепления в истории Земли. Например, около 52 миллионов лет назад, - говорит Дэвис, - "есть подозрение, что выброс гидрата метана мог вызвать один из самых резких климатических сдвигов, которые пережила Земля'"
Почти все ямки, которые его команда увидела на снимках, вероятно, образовались гораздо позже - за последний миллион лет - из-за климатического потепления. Огненный лед таял, выделяя газ, который перемещался вверх по склону в осадочных породах и извергался с морского дна, создавая борозды. Один очаг метана, похоже, преодолел расстояние в 40 километров, или 25 миль.
Это открытие говорит о том, что гораздо больше огненного льда подвержено таянию под воздействием климата, чем предполагали ученые, и в будущем он может стать значительным источником газа, способствующего потеплению планеты. "Это очень, очень, очень большой источник углерода", - говорит Дэвис. "Мы показываем, что существуют пути высвобождения этого углерода, которые мы не оценили."
Эти конкретные ямки образовались на глубине 330 метров. Но до того, как команда Дэвиса покопалась в данных, никто не искал таяние огненного льда в этом месте, потому что оно находится на суше, где гидрат стабилен в современном климате, и поэтому не является интересным регионом. На этих относительно небольших глубинах гидрат метана перестает формироваться в осадочных породах, где температура слишком высока, а давление слишком низкое.
"Все смотрели на определенную зону - примерно от 450 до 750 метров ниже глубины воды - где гидраты особенно уязвимы для таяния, - говорит Дэвис. Гидрат считается стабильным ниже 750 метров, где он, скорее всего, не будет выделять метан в океан при климатическом потеплении.
Но не всегда все происходит именно так, как ожидается. Температура может повышаться глубже в океане, ближе к теплу самой Земли. "Каждые 100 метров будут становиться немного теплее", - говорит Дэвис. "Хотя давление растет, температура тоже увеличивается. Они пересекаются друг с другом. И в этот момент гидрат переходит из стабильного состояния в нестабильное".
Дэвис считает, что когда океаны потеплели за последний миллион лет, огненный лед, который находился очень глубоко, возможно, в нескольких сотнях метров под морским дном, на глубине около 1-2 километров, также потеплел, дестабилизировался, а затем выпустил газ, который начал мигрировать вверх по склону. По мере продвижения метана под морским дном из более глубоких регионов, он начал просачиваться примерно на отметке 330 метров. Моментом "Эврики!" стало обнаружение этих гигантских кратеров. Из-за межледниковых периодов - теплых периодов за последний миллион лет - каждый раз, когда таяло, газ перемещался на большие расстояния вверх по шельфу и выходил наружу", - говорит Дэвис. "Я подумал: Ого, [карманы] образуются из-за диссоциации гидратов на большой глубине". Глубина - очень важный фактор, когда речь идет о газе метане и климате, поскольку она помогает сдерживать часть ущерба. В самых глубоких частях океана огненный лед может диссоциировать и отрыгивать метан, но микробы уничтожат газ до того, как он достигнет поверхности. Метан также легко растворяется в морской воде, что, конечно, приведет к ее закислению, но, по крайней мере, не попадет в атмосферу. (По той же механике повышение концентрации углекислого газа в атмосфере подкисляет океан.)
Но если огненный лед диссоциирует на больших глубинах, а газ движется вверх по морскому дну к мелководью, он может выходить на поверхность через выбоины и достигать атмосферы. "Если метану удастся проделать этот трюк с миграцией и проникнуть на глубину, скажем, 100 метров, вы начинаете рассматривать возможность того, что часть метана может достичь атмосферы", - говорит геофизик Каролин Руппель, руководитель проекта по газовым гидратам Геологической службы США, которая не принимала участия в исследовании, но рецензировала его. "Вполне вероятно, что существует множество мест, где гидрат разрушается на большой глубине, и газ направляется вверх по склону"
"Действительно, эта работа позволяет предположить, что большая часть резервуара гидрата метана подвержена дестабилизации", - соглашается Джон Кесслер, изучающий гидраты метана в Рочестерском университете, но не принимавший участия в новом исследовании. "Однако следует подчеркнуть, что дестабилизация гидратов метана и выброс этого метана в вышележащий океан не обязательно означает, что метан будет катастрофически выбрасываться в атмосферу". Выброс газа может быть значительным в геологическом масштабе, говорит Кесслер, но медленным по сравнению с быстрым и масштабным выбросом парниковых газов человечеством.
Тем не менее, дополнительный метан угрожает запустить климатическую петлю обратной связи. Поскольку Арктика нагревается в четыре раза быстрее, чем остальная часть планеты, вечная мерзлота тает, выделяя метан. Это может привести к еще большему потеплению и еще большему таянию вечной мерзлоты. Под водой огненный лед может сделать то же самое. Он может растаять, высвободить еще больше метана, и климат станет теплее.
Но если быть предельно ясным, то, хотя огненный лед может показаться зловещим, непосредственной и гораздо более устранимой угрозой является продолжающееся упорное стремление человечества выбрасывать больше углерода, нагревающего климат. "Если вы хотите о чем-то беспокоиться, давайте сосредоточимся на антропогенном CO2 и метане", - говорит Руппель. "Давайте не будем думать, что это главная проблема".