Цивилизация
Газовые гидраты — твердые льдоподобные соединения метана с водой, устойчивые при высоких давлениях и низких температурах. В 1 кубометре гидрата может содержаться до 162 кубометров метана. Неудивительно, что обнаружение этого потенциального источника углеводородного сырья на Байкале привлекло внимание не только океанологов. На борту «Метрополии», с которой происходит погружение «Миров» в рамках второго сезона экспедиции «Миры» на Байкале», нам удалось пообщаться с одним из авторов открытия Александром Егоровым.
— Александр Владимирович, о существовании на Байкале газогидратов было известно и раньше, в чем особенность этой находки?
— Газогидраты на Байкале в осадках были обнаружены достаточно давно — в 2000 году. Важно, что
в районе грязевого вулкана Санкт-Петербург был обнаружен гидрат, выходящий непосредственно на дно, постоянно контактирующий с водой.
Это очень крупное и важное открытие. Из-за постоянного контакта с водой он должен был бы раствориться, но по непонятным нам причинам этого не происходит. Несмотря на то что он термодинамически устойчив, в придонных водах он должен бурно разлагаться.
Поэтому для нас было большим открытием, когда мы поняли, что газогидраты не просто там есть, а выходят на поверхность — практически монокристаллом, их можно наблюдать и даже работать с ними в полевых условиях. К сожалению, образец, который Евгений Черняев (герой России, пилот «Мира» ) достал манипулятором, при переходе через фазовую границу на глубине 300–400 метров стал разлагаться, сначала пошли пузыри, потом трещины, начали отлетать кусочки, а потом и вовсе разлетелся на две части и продолжил разлагаться под колпаком аппарата.
— Известны ли такие «месторождения» где-нибудь еще?
— Это редчайшая ситуация. В омывающих Россию морях такого не найдено, и не знаю, будет ли найдено: мало того, что необходимы соответствующие условия для образования метангидратов, нужно же еще спуститься туда на глубоководном аппарате и найти их. Мест, где они выходят на поверхность донных осадков, до сегодняшнего дня было известно всего два: в Мексиканском заливе и в каньоне Беркли в прибрежных водах Канады.
— А в пресных водоемах?
— Во-первых, в других озерах неизвестно даже о существовании газогидратов, не говоря уже о выходящих на поверхность. Во-вторых, теоретическая проработка показала, что это может быть скорее явление очень малого масштаба:
на Байкале сочетаются сразу два условия: холодная вода и большая «мощность» водоема — огромное давление на глубине.
Очень интересный в этом плане объект — рифтовые озера в Африке. Танганьика — это практически полный аналог Байкала: и его долина, и глубина очень похожи, но из-за его расположения в тропической зоне практически нет перепада температур, и перемешивание воды ограничивается верхним 200-метровым слоем, температура немножко меняется в течение года, но все равно составляет в среднем 26 градусов. Это слишком много для гидратообразования. Титикака с максимальной глубиной в 304 метра, средней температурой воды в 10–12 градусов и придонной в 4 градуса тоже не подходит.
Среди Великих озер в Канаде и США самое глубокое — Верхнее (406 метров). Возможно, если там вода остывает до 3 oC, газогидраты сформируются, но в очень маленьком объеме.
В Байкале же 70% площади способны образовывать газогидраты.
— Сколько таких месторождений на Байкале уже удалось найти?
— Сейчас уже открыто 10 мест, и я думаю, что это не предел. В силу технических возможностей открыть их достаточно сложно. Зачастую это зависит не только от ученых, мы вряд ли сейчас смогли сами привезти «Миры» на Байкал. В советское время «Пайсисы» уже здесь работали два раза, но тогда о газогидратах практически ничего не было известно, их даже и не искали и, естественно, не нашли.
Когда стало ясно, что искать и как искать, открытия посыпались, и эти цифры — далеко не предел.
— Эти 10 мест — часть одного масштабного месторождения или же небольшие локальные?
— Сейчас о форме газогидратных скоплений очень сложно говорить. Мы понимаем, что существует нижняя граница осадков, она «отбивается» по сейсмическим исследованиям — это так называемый отражательный горизонт. Когда его впервые увидели, было даже непонятно, с чем он связан. Со временем он был зафиксирован во многих местах Мирового океана, но как газогидраты распределены внутри этих осадков, где эти сгущения и верхняя граница, пока не ясно.
Некоторые точно связаны в группы, например подводные грязевые вулканы Маленький, Большой, Старый и Малютка. На трех из них уже обнаружены газовые гидраты. Кроме того, это несколько грязевых вулканов в Кукуйском каньоне, в северной часть дельты Селенги.
Из глубоководных вулканов в центральной части Байкала это Санкт-Петербург и Новосибирск. В последнем они еще не обнаружены, но там наблюдали и газовые факелы, и отбор осадков показал насыщенность газом, так что есть надежда.
Есть еще Горевой утес, где на глубине 900 метров идет высачивание нефти и газа.
Наверняка эта система разломов идет через весь Байкал. Сейсмические исследования, проводившиеся на южном и среднем Байкале, показали, что залежи могут быть на 70–80% площади озера.
— Много ли газогидратов на Байкале?
— По некоторым оценкам, мировые запасы метана в газогидратах могут на несколько порядков превышать ресурсы всех разведанных на сегодня других горючих ископаемых. Считается, что 98% всех природных газогидратов сосредоточено в акваториях и лишь 2% находятся на континентах в районах с мощной толщей вечной мерзлоты, как, например, в месторождении Мессояха под Норильском.
В байкальские же газогидраты может быть заключено 13 млрд кубометров газа.
— Это только метан или другие газы?
— Несмотря на то что многие газы образуют гидраты, в первую очередь из-за энергетического потенциала подразумевают, конечно, метан. Изобутан, пропан тоже встречаются, они даже понижают «планку» условий гидратообразования — процесс идет на меньшей глубине, но это все-таки боковая ветвь.
Метан составляет основу еще и потому, что он постоянно формируется в осадках при разложении захороняющейся органики.
Масштабы микробного образования метана на дне фантастические.
— То есть можно говорить о возобновляемом источнике энергии?
— Понятие возобновляемости очень сложное. Когда вы сеете пшеницу, она возобновляется за год, лес — за десятки лет. По сравнению с человеческой жизнью газогидраты бывают разные — в определенных условиях масштабные скопления формируются за несколько лет, особенно там, где идет высачивание насыщенных метаном вод. Насколько распространены эти условия, сейчас трудно сказать.
— При таком значительном объеме залежей газа насколько гипотеза метангидратного ружья справедлива для Байкала?
— На самом деле газогидраты и в Мировом океане достаточно устойчивы, неустойчива лишь небольшая граница. На большой глубине в океане потепление никак не повлияет, достаточно высокое давление обеспечит стабильность газогидратов, даже если вода нагреется на один-два градуса.
Конечно, что-то будет разлагаться, но ведь и так существуют процессы выхода метана со дна, большая же его часть растворяется в воде и не доходит до атмосферы. В Черном море, например, открыты тысячи газовых факелов, но метан ни из одного из них не доходит до поверхности.
— Каковы перспективы подобных исследований?
— Разрабатывать байкальские газогидраты никто не собирается, но на их примере можно понять, как они образуются. Конечно, и у нас в России, и за рубежом проводятся лабораторные исследования, но для построения теорий и моделей нужны и натурные исследования.
Природа так устроена, что мы зачастую не можем все факторы заранее представить, и сказать, какой фактор является определяющим, надо увидеть это явление своими глазами.
Механизмы образования представляют интерес еще и потому, что это все-таки источник энергии, и если окажется, что «микробный» метан может связываться в газогидраты, если станет понятно, на каких глубинах и где он может накапливаться, если эти масштабы окажутся достаточно значительными, то разработать технологию его добычи не составит труда.
— Где еще ведутся подобные работы?
— У японцев неплохо финансируется программа по газогидратам, они и у себя делают работы, и на Байкал приезжают, чтобы изучить процесс разложения газогидратов в придонных условиях. Сотрудничаем и с бельгийцами, и немцами, они даже приезжали на Байкал.
К сожалению, сейчас такую экспедицию Академия наук поднять не может, это только с помощью Фонда содействия сохранению озера Байкал и ИФК «Метрополь» удалось привезли «Миры» и
современное технически сложное средство легло на подготовленную почву.
А дальше все будет зависеть от финансирования. В Японии, Индии, где своего газа мало, эта программа интенсивно развивается, боюсь, что они даже могут и первыми совершать интересные открытия.
— Сколько вы планируете потратить времени на изучение газогидратов?
— Лично я планирую потратить на изучение его свойств весь остаток жизни. А если серьезно, то погружения расписаны уже до конца, и мне, как человеку, который занимается газовыми гидратами уже 30 лет, конечно, хочется отменить другие работы и вернуться на эту точку, но не все с этим согласны.