Содержание «горючего льда» меняет уязвимость мнолетнемерзлых пород к изменениям климата
Газовые гидраты представляют собой кристаллические соединения из воды и газа, в основном метана, которые образуются при наличии специфических условий — встретить в природе такие образования можно в морском дне и в многолетней мерзлоте. Еще в середине прошлого века их стали рассматривать как возможные источники топлива. Кроме того, по одной из гипотез, именно «горючий лед» может стать одной из причин интенсификации глобального потепления: при повышении температуры возможно высвобождение метана — одного из парниковых газов — из гидратов под морским дном.
Как показали исследования ученых Сколтеха, такие системы играют и большую роль в деградации многолетнемерзлых почв в условиях изменения климата. Они сильно влияют на перенос солей в грунтах, значительно меняя его свойства.
«Существующие математические модели природной и техногенной деградации мерзлоты, как правило, пренебрегают процессом солепереноса, однако и естественное засоление мерзлоты из-за контакта с морской водой, и техногенное воздействие растворов, которые используются при бурении скважин, понижают температуру начала оттаивания грунта, а значит, ускоряют деградацию мерзлоты. Так что этот аспект необходимо учитывать, и именно для этого мы стремимся разобраться в тонкостях процесса», — пояснил руководитель научной группы, ведущий научный сотрудник Сколтеха Евгений Чувилин.
Эксперименты с модельным грунтом показали, что при схожей степени засоления повышение давления не оказывает заметного влияния на солеперенос в обычной мерзлоте и, как следствие, не влияет на скорость ее деградации. Если же есть гидраты, то ситуация совершенно иная: при снижении давления перенос солей ускоряется, а при повышении подавляется, а таяние мерзлоты замедляется. С ростом температур, ожидаемо, усиливается диффузия солей; на последнюю также влияет и химия: при переходе от хлоридов к сульфатам, а также от начала к концу ряда ионов магния, натрия, кальция и калия интенсивность переноса уменьшается. Еще один интересный эксперимент показал, что где концентрация солей выше, там интенсивнее поглощение тепла гидратсодержащими многолетнемерзлыми породами, а значит, и быстрее их таяние.
«Полученные результаты экспериментального моделирования позволяют по-новому взглянуть на процессы диссоциации внутримерзлотных газогидратных образований, связанные с солепереносом, и их вклад в деградацию мерзлоты при климатических изменениях на Земле», — подытожил Чувилин.
