Глобальное потепление, парниковый эффект, климатические катаклизмы… Все эти понятия в XXI веке настолько знакомы человеку, что порой кажется, будто можешь написать диссертацию. Однако это большое заблуждение - наука шагает вперед огромными шагами, и всё, что мы знали о глобальном потеплении, устаревает с непреодолимой скоростью. Взять хотя бы парниковый эффект. Даже неисправимый двоечник знает, что вся беда в колоссальных объемах углекислого газа, выделяемого самим человеком, транспортом, заводами и фабриками.
Действительно, по последним данным Агентства по охране окружающей среды США, 76% от всего объема глобального выброса парниковых газов приходятся на долю СО2 , метан (СН4) с 16% идет в этом списке вторым. Казалось бы, разница едва ли не пятикратная. А на деле метан представляет куда большую опасность, чем углекислый газ. Попробуем разобраться. Исчерпывающий ответ на возникший вопрос дает Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC). Согласно исследованиям, проведенным этой организацией, парниковая активность метана в 28 раз выше чем у диоксида углерода, если брать в расчет ближайшие 100 лет, и в 80(!) раз выше, если рассматривать перспективу в 20 лет. Причем, его концентрация в атмосфере растет в геометрической прогрессии. И причины этого ученые пытаются найти в том периоде времени, когда наша планета была ещё совсем юной.
“Круговорот углерода на нашей планете - чрезвычайно интересная проблема. Этот элемент имеет непосредственное отношение ко многим процессам, происходящим на Земле, и климатическим изменениям в том числе. Но проследить весь цикл его движения через призму времени очень сложно, практически нереально. Поймите, речь идет не о десятках и даже не сотнях тысяч лет. К этим временным промежуткам мы уже подобрали подход - определить состав атмосферы, например, можно с помощью газовых пузырьков, закованных во льдах Антарктиды. Гипотетически, возможно выделить пузырьки в янтаре. Но очень надежных данных в этом направлении тоже пока нет. Что же касается более глобальных отрезков история развития Земли, то там “белых пятен”, неизведанных мест и непонятных событий и процессов гораздо больше”, - поделился проректор по научной деятельности КФУ Данис Нургалиев.
Заполнить эти пробелы ученые КФУ попытаются в рамках мегапроекта «Нефтематеринские толщи, сланцы и залежи углеводородов как недооцененные источники эмиссии парникового метана», который наряду с проектом, посвященным экобиотехнологиям, получил статус прорывного в стратегической академической единице (САЕ) “ЭкоНефть”. И прорыв этот предполагается в следующем - в переоценке роли метана в изменении климата. Для этого команде ученых предстоит определить вариации содержания метана в древней атмосфере Земли. Задача гораздо сложнее, чем просто оценка состава атмосферы, содержания кислорода, азота и углекислого газа. И усложняется она тем, что век метана в атмосфере сравнительно недолог. В среднем, через 8-12 лет CH4 окисляется с образованием воды и углекислого газа. Но в САЕ “ЭкоНефть” поставили цель решить задачу всеми возможными способами.
“Мы планируем провести исследования в трех временных масштабах с использованием различных объектов. Во-первых, это данные за последние десятки и первые сотни лет. Например, нам очень интересно, как влияет начало разработки месторождения нефти и газа на эмиссию углеводородов (главным образом - метана) из залежей углеводородов. Здесь нам в помощь Ромашкинское месторождение, которое разрабатывается немногим более 70 лет. Мы намереваемся получить данные об изменении характера эмиссии УВ-газов после начала разработки месторождения из колец наиболее старых деревьев, растущих в зоне месторождения и вне.
Во-вторых, имеются объекты, которые позволяют получить данные об эмиссии метана в атмосферу в историческом масштабе времени (последние тысячелетия) - это озерные осадки. В-третьих, как я уже указывал, состав атмосферы можно установить по пузырькам во льдах. И в-четвертых, это более древние объекты - минералы, горные породы и даже целые осадочные формации (огромные толщи осадочных пород). Содержание в них углеродных соединений различного химического и изотопного состава, а также различного происхождения может дать информацию об эмиссии УВ-газов в атмосферу”, - рассказал о планах Данис Нургалиев.
Решение сверхсложной задачи требует довольно большой команды. Поэтому в работе над проектом задействованы огромные силы как внутри вуза, так и за его пределами. По-новому здесь заиграет и принцип междисциплинарности, который активно осваивается в стенах Казанского университета в последние годы - в реализации проекта будут участвовать ученые сразу двух САЕ - “ЭкоНефть” и “Астровызов”. А это, на минуточку, специалисты в области геологии, геофизики, климата и экологии, а также химии, физики и математики. Впечатляет и география: кроме российских университетов в проекте задействованы вузы США, Германии и Швейцарии, а исследования планируются в самых разных уголках земного шара - в Арктике, Сибири и даже Латинской Америке.
“Мы активно привлекаем в наш проект наших коллег из Европы, которые уже имеют подобный опыт. Это Роланд Обергансли из Университета Потсдама, президент Ближневосточного технического университета Мустафа Кок, Хельмут Вайзер из Цюриха и многие другие. И что особенно хотелось бы отметить - к нам идут молодые ученые. Уже сейчас, на начальном этапе, их около 50, а в дальнейшем будет еще больше. Думаю, это очень положительная тенденция, потому что работая бок о бок с одними из лучших в этой области, они наберутся колоссального опыта и знаний”, - отметил руководитель САЕ “ЭкоНефть” Михаил Варфоломеев.
Кстати, ученые КФУ и сами имеют весьма богатый опыт в реконструкции климатических условий на Земле в далеком прошлом - научная группа НИЛ “Лаборатория палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма” уже довольно продолжительное время изучает для этого озерные осадки - своеобразные летописи развития планеты. Однако в рамках нового проекта изменятся и временные рамки, и методы получения и обработки данных.
“Объемы эмиссии метана на сегодняшний день будут изучаться с помощью спутниковых и наземных методов. Для оценки количества эмиссии метана в прошлом и будущем будет применено математическое моделирование, расчеты для которого проводятся на суперкомпьютерах. Основой для моделирования в прошлые эпохи станут лабораторные измерения изотопов углерода в кольцах деревьев. Сделать прогноз на будущее нам помогут прямые наблюдения с Земли и спутников”, - поделилась деталями проекта младший научный сотрудник НИЛ “Лаборатория палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма” Диляра Кузина.
Определение объемов выбросов метана в атмосферу и их динамики и должно дать ответ на вопрос “Как изменится климат в будущем?” Но вместе с построением новой модели ученые САЕ “ЭкоНефть” преследуют также другие задачи - разработку технологии оценки зрелости нефтематеринских толщ в пределах бассейна и выявление «сладких мест» для разведки и дальнейшей разработки нефти и газа. Созревание нефтематеринских пород и образование крупных залежей нефти сопровождается выбросами CH4. То есть, если сейчас для поиска месторождений углеводородов чаще всего нужно бурить скважины, то в скором будущем такая необходимость отпадет - будет достаточно зафиксировать из космоса крупный выброс метана над какой-либо территорией. Причем ученые не исключают, что всё это будет происходить в автоматизированном режиме.