Эффект, который оказывают парниковые газы на климат Земли, хорошо известен: не будь этого волшебного эффекта, среднегодовая температура земной поверхности составляла бы сейчас приблизительно минус 22 °C. Нам даже не было бы слишком холодно, потому что нас, скорее всего, просто не было. К счастью, парниковые газы, как одеяло, укутывают Землю и не дают ей остыть.

Как это работает? Земная поверхность нагревается солнечным излучением и, как любое нагретое тело, сама начинает испускать инфракрасные волны. Инфракрасные волны имеют сравнительно большую длину. И поэтому крупные молекулы парниковых газов (именно величина молекул отличает парниковые газы от непарниковых) отражают часть инфракрасных волн назад к земной поверхности и таким образом удерживают столь необходимое нам тепло. Однако мы, живые существа, довольно изнежены и капризны и увеличение парниковых газов в атмосфере, ведущее к повышению температуры, нас тоже не устраивает. Вот, например, на Венере парниковый эффект намного выше, чем на Земле, и температура там достигает 285 °C. Поэтому на Венере мы не живем (хотя, ради справедливости надо сказать, что на Венере для нас было бы жарковато и без парникового эффекта).

В последнее время доля парниковых газов в атмосфере Земли увеличивается, и, соответственно, растет температура. Причем увеличение концентрации парниковых газов совсем не обязательно вызвано человеческой деятельностью. Есть и естественные «мины», припасенные природой. Речь идет о так называемых метановых гидратах — соединении метана с водой, в ее кристаллической форме. Проще говоря, это лед, содержащий метан. Огромное количество метановых гидратов захоронено под дном Северного Ледовитого океана и в вечной мерзлоте. Парниковый эффект метана превышает эффект углекислого газа в 72 раза за 20 лет. Иными словами, повышение концентрации метана в атмосфере очень опасно.

Соединение льда и метана весьма хрупкое, и его целостность сохраняется только при определенных условиях — а именно, при достаточно низкой температуре и достаточно высоком давлении. Если температура чуть повышается, то требуется увеличение давления, чтобы не произошло освобождение метана и наоборот, если снижается давление, то требуется понижение температуры, чтобы удержать метан в связанной форме. Чем больше выделяется метана, тем теплее климат и тем стремительнее продолжает освобождаться метан — возникает цепная реакция. В истории Земли уже были случаи, когда высвобождение метана из метановых гидратов вызывало резкое потепление климата, а резкое потепление климата — вещь не менее суровая, чем резкое похолодание — не всем биологическим видам удается к нему приспособиться и часть из них вымирает. В науке это явление называется «метангидратным ружьем», потому что потепление за счет освобождения метана так же стремительно, как пуля, вылетающая из ствола. И как невозможно остановить пулю, так невозможно остановить и последствия освобождения метана. Последнее такое событие произошло приблизительно 55 млн лет назад. Оно было очень коротким, всего 200 тысяч лет, что в геологическом понимании лишь одно мгновение. Однако оно разогрело древний Ледовитый океан — в те давние времена он только зарождался — до 10 °C и прервало жизни многих биологических видов.

Может ли «метангидратное ружье» выстрелить прямо сейчас? Этот вопрос является предметом обширной научной дискуссии. На прошлой неделе в Nature была опубликована статья о том, что на восточном склоне северо-американского континента ученые зарегистрировали стремительное разложение метановых гидратов на площади 10 тысяч кв. км. Как обсуждалось выше, для поддержания метановых гидратов в стабильном состоянии нужны низкие температуры и высокое давление. А это месторождение находится под влиянием Гольфстрима, несущего теплые воды из Мексиканского залива к Арктическому региону. Возможно, ось Гольфстрима сместилась к северо-западу и обеспечила разогревание дна непосредственно над месторождением, возможно, ось всегда там и проходила, но сам Гольфстрим начал постепенно разогреваться. Авторы статьи склоняются ко второй версии. Но в любом случае, разрушение метановых гидратов в этом месте может вызвать оползание склона и ускорение этого процесса. А потенциал у него велик — сотни гигатонн метана, 2.5 гигатонны из которых уже успели освободиться от сковывающего их льда. Эти 2.5 гигатонны составляют всего лишь 0.2 % того количества метана, который вырвался в атмосферу 55 млн лет назад. Месторождение, однако, продолжает разрушаться, и оно составляет лишь малую часть глобального запаса метановых гидратов. И как мы помним из учебника русской литературы, если в первом акте присутствует ружье, рано или поздно оно может выстрелить.