Еще один сценарий конца света

У наc на стене висит метангидратное ружье. Долго ли нам дожидаться последнего акта, когда оно наконец выстрелит?

Фото: Getty Images/Fotobank
Фото: Getty Images/Fotobank
+T -
Поделиться:

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.

Комментировать Всего 20 комментариев

Этот финал предполагает дискуссию :) и мне бы не хотелось, чтобы дискуссии о климате принимали облик страшилок о конце света. Но надо представлять себе реалии мира, в котором мы живем.

Геологические и климатические катастрофы в истории Земли случались, хотя даже в геологическом понимании они редки. 

Метановые гидраты являются потенциальной проблемой климата. Но для того, чтобы потенциальная проблема не превратилась в реальную, она, как минимум должна изучаться.

Многие месторождения метановых гидратов залегают достаточно глубоко и существует слой, который их экранирует от потеплевшей среды.

Но если начнется масштабное таяние вечной мерзлоты, например, то, безусловно, это может оказать значительное влияние на климат.

Эту реплику поддерживают: Алексей Насретдинов

Поскольку я не ученый, то за дискуссией я могу только следить, восклицая "божежмой".Из текста, вроде бы, следует, что выбросы метановых гидратов остановить трудно (невозможно?). Или я неправильно понял?

Ну скажем так, как остановить разложение метановых гидратов в данном конкретном случае я себе не представляю, это ведь обширный процесс. Он не похож на разлив нефти из трубы (одной точки, которую можно перекрыть).

Но если обширного потепления происходить не будет, то можно надеятся, что и разложение метановых гидратов не будет обширным.

Плохо то, что очень часто климатические процессы подпитывают друг друга. Потепление запускает ряд механизмов, которые это потепление ускоряют. Разложение метановых гидратов - один из них, есть и другие.

Эту реплику поддерживают: Степан Пачиков, Алексей Насретдинов

Согласен с комментариями Евгении - явление нужно изучать.

часто, не до конца изученные явления, точнее - элементы дискуссии о них, выносятся на суд широкой публики и возникает "Божемоймывсеумрем!"

хоть я и не эксперт по погоде, но термодинамику изучал, даже диссертацию писал

очень непростой вопрос - влияние действий человека на климат. Приведу лишь часть фактов/аргументов:

1. Ледниковые периоды, изменения климата случались и тогда, когда влияние человека на климат было несущественным.

2. Время прямого наблюдения за температурой, составом и пр. Атмосферы очень мало по сравнению хоть с чем.

3. Парниковый жффект - да, способствует увеличению средней температуры на Земле. А вот выброс в атмосферу большого количества сажи, дыма ( в тч и от лесных пожаров, промышленных предприятий, городов) и пр. Непрозрачной взвеси - является экраном для солнечных лучей и понижает температуру Земли. Кто считал баланс? Как его посчитать?

4. Экологи часто мешают честным научным исследованиям. Никто не спорит, что мусорить и гадить, в том числе и в воздух, нужно меньше. Но почему это вдруг экологи уже знают ответ на вопрос, на который еще не знают ответ физики-химики: насколько и как деятельность человека влияет на климат? Это подтасовка данных и выводов.

5. Мало кто честно описывает влияние экономики и традиций на выброс СО2 или метана в воздух в разных странах. Сельхозстраны выбрасывают очень много навоза- производителя метана. Но их трогать как-то не принято, навоз - хороший. А вот трубы в Китае - плохие, хотя они выбрасывают только СО2, который менее вреден, чем метан. И где будет все производиться и сколько это будет стоить, если в Китае и Индии резко ограничить выброс СО2 в атмосферу? Эээээ.....

Алексей, я в этой статье совершенно не обсуждаю влияния человеческой деятельности на климат. Это отдельная большая тема.

Я по роду деятельности являюсь палеоклиматологом и могу сказать, что Вы абсолютно правы, что и до деятельности человека была смена ледниковых и межледниковых периодов. И при сегодняшней конфигурации морских течений эта смена подчинялась изменению орбитальных параметров Земли, от которой в свою очередь зависит, сколько тепла получает земная поверхность - много или мало. Возможно, что на снобе еще сохранились мои лекции. Там я подробно объясняла этот механизм. Грубо говоря, в современной системе (последние 600 тыс. лет) ледниковые периоды длятся 100 тыс. лет, а межледниковые 10 тыс. лет (исключение, однако есть). Мы с вами живем во время межледникового периода, который свои 10 тыс. лет уже просуществовал. Возникает вопрос: что дальше? Помимо этого есть и другие факторы, которые на климат влияют: содержание парниковых газов, океаническая циркуляция, альбедо, ледяной покров в полярных областях (в основном речь идет об Арктике), величина ледниковых щитов, гидрологические циклы, вулканические выбросы в атмосферу, активность солнца... Все эти факторы взаимосвязаны и, как правило, оказывают друг на друга воздействие (климат не виляет лишь на орбитальные параметры, активность солнца и вулканы, т.е. они на климат влияют, а климат на них - нет). Соответственно рассчитать точную климатическую модель, учитывая все факторы практически не является возможны (сегодня), но можно расчитывать изменение и влияние факторов друг на друга и понять основные климатические тренды: что будет если

- увеличится содержание парниковых газов,

- уменьшится площадь льдов,

- продолжится сведение лесов,

- увеличится альбедо

и т.д. - список можно продолжать...

Таким образом, продвигается изучение климата и выносятся климатические прогнозы. А если этого не делать? Какие у нас будут представления об этом?

Палеоклиматология и климатологии - науки очень молодые. Палеоклиматология оформилась, когда началось морское бурение и ученые смогли считывать климатическую запись в осадках морского дна (они же накапливаются постоянно и климатический сигнал в них прописывается). А климатология оформилась, когда люди научились моделировать процессы.

Вы правы, Евгения, я, скорее, ответил на свой собственный вопрос. :)

Ваша статья интересна, с точностью до придирок, я с ней согласен. Просто, скажем, еще в 90м году мой товарищ защищал диссертацию по моделированию термо-динамических, климатических, включая кинетику, процессов при горении лесов Сибири. Например, в случае взрыва мощного ядерного заряда над/в лесах Сибири. И я хорошо помню - как это сложно было моделировать. Думаетя, и сейчас не легче.

Мне, просто не нравится, когда люди дают сразу ответ, не решая задачки. 

Климатология - молодая наука, и пусть себе развивается. А тем, кто в ней не разбирается (и мне, в том числе), не стоит давать готовые ответы на сложные вопросы.

А статья Ваша - хорошая! :)

Эту реплику поддерживают: Степан Пачиков, Сергей Любимов

Алексей, спасибо, спасибо, спасибо :)

Палеоклиматология начала вставать на ноги в 70-е. Тогда может быть было человек 20 сильных математиков и палеонтологов, которые сделали ее наукой. Они - наши классики. А сейчас наша наука очень сильно разрослась, открыла многие закономерности и уже может кое-что прогнозировать.

Но поскольку климатических факторов очень много, то свести их вместе - сложно. Отсюда и разночтения и сомнения. 

Я сама занимаюсь реконстракцией температур в Северной Атлантике на протяжении последних 500 000 + реконструкция океанической циркуляции + реконструкция атмосферной циркуляции (О!!! до чего дошла наука :)) А эта статья - пересказ работы других ученых (там ссылка есть) + базовые знания, как всегда, без которых не разберешься что к чему :)

Эту реплику поддерживают: Степан Пачиков, Алексей Насретдинов

Ого! Интересными вещами Вы занимаетесь! Респект!

а у товарища в 90м научным руководителем был академик Белоцерковский. зубробизон! :)

Эту реплику поддерживают: Евгения Кандиано

Жаль, что Вы пока не изучаете корреляцию альбедо и либидо )

Чем выше альбедо, тем холоднее (и наоборот), а когда холодно - какое уж тут либидо... :)

Ну да, у Орлуши был стишок на эту тему )

Предупреждаю - хорошо, но ненорматив. Слабонервным и детям лучше не нажимать.http://www.youtube.com/watch?v=M1prn5KX-Yg

запомнилась откуда-то фраза: "потом будет Хэллуин, потом Конец Света, потом Новый год..."

Эту реплику поддерживают: Евгения Кандиано, Евгения Елфимова

Я краем уха слышал, что американцы пытаются использовать залежи метана (метанового гидрата?) в качестве топлива. Есть ли в этом смысл и связан ли с этим дополнительный риск?

Добрый день, Степан. В принципе да. Мировые запасы метана в форме метановых гидратов огромны. И технологии его добычи разрабатываются. Но добыча метана из метангидратных месторождений связана с рисками: выведение метана может разуплотнить породы и вызвать оползни на континентальных склонах.