Российские химики раскрыли тайну рождения метана, взрывающегося на дне арктических морей

Химики из России выяснили, как формируются нестабильные кристаллы метановых гидратов – "замороженной" разновидности природного газа, вызывающей взрывы на дне морей Арктики. Их выводы были представлены в Journal of Natural Gas Science and Engineering.

На дне Северного Ледовитого океана, в приповерхностных слоях грунта, залегают гигантские запасы так называемых метановых гидратов – спрессованных и замороженных соединений воды и метана, остающихся стабильными при низких температурах и высоких давлениях.

Сегодня ученые опасаются, что дальнейшее повышение температур вод Мирового океана приведет к массовому таянию этих гидратов и попаданию гигантских количеств метана в атмосферу. Подобные события, как недавно выяснили океанологи, уже происходили недавно на дне Баренцева моря.

С другой стороны, эти же запасы газа представляют сегодня один из самых больших и при этом нетронутых запасов ископаемых углеводородов. Их добыче мешает та же самая проблема – пока не понятно, как можно безопасно и дешево извлекать их из вечной мерзлоты. Вдобавок, гидраты могут образоваться внутри "северной" нефти, что также делает ее опасной и дорогой для добычи.

Как передает пресс-служба Российского научного фонда, Андрей Стопорев из Института неорганической химии СО РАН в Новосибирске и его коллеги открыли необычную нестабильную форму кристаллов из "замороженного" метана, наблюдая за тем, как менялись свойства нефти при ее охлаждении до сверхнизких температур.

Как отмечает Стопорев, раньше ученые изучали и просчитывали поведение только самых простых форм метановых гидратов, возникающих в "чистой" смеси из газа и воды. С другой стороны, в реальном мире чистый газ встречается крайне редко – обычно его сопровождают нефть и другие типы ископаемых углеводородов.

Российских химиков заинтересовало то, как подобное соседство будет влиять на свойства "замороженного" метана и процесс его формирования. Для этого они подготовили специальную смесь из газа и нефти и резко заморозили ее, погрузив в жидкий азот.

Этот прием, как обнаружили исследователи из Новосибирска, Томска и Москвы, привел к формированию совершенно новой формы гидрата, о существовании которой ученые раньше подозревали, но не могли доказать, что он может возникать в смеси нефти, воды и газа.

В отличие от классических газовых гидратов, чьи кристаллы остаются стабильными при относительно низких давлениях и высоких температурах, эта форма "замороженного метана" оказалась крайне нестабильной. Она, как показали последующие наблюдения, постепенно превращается в стабильную версию "углеводородного льда".

Это открытие, по словам Стопорева и его коллег, указывает на то, что классические формы метановых гидратов могут формироваться не напрямую из воды и газа, а в результате медленного распада нестабильного "замороженного метана".

Это важно не только для прогнозирования того, что ожидает дно Арктики в ближайшие десятилетия, но и для защиты сибирских нефтяных месторождений и нефтепроводов от образования "пробок" из подобных льдов внутри них, используя вещества, препятствующие формированию нестабильных гидратов.