Северный Неледовитый Океан (ICE1)

Итак, свершилось.
Минимум площади плавучих полярных льдов в Арктике либо уже зафиксирован, либо будет зафиксирован в этом году со дня на день.
Можно, собственно говоря, подвести итоги и посмотреть на сложившуюся картинку.

Сама интерактивная картинка расположена здесь, я лишь привёл для наглядности стоп-кадр её состояния на 17 сентября 2012 года.


Стоп-кадр арктических "русских горок"


Согласно многолетней истории наблюдений за состоянием ледового покрова Арктики, минимум плавучих льдов в Северном Ледовитом Океане обычно отмечается в середине сентября.
Минимум этот, как это всегда бывает для случая поведения сложных систем, размыт и обычно приходится на 230-270 день года (на период с 17 августа по 26 сентября), то есть, в общем-то совпадает с днём осеннего равноденствия.

Физическое объяснение этого минимума в сентябре тоже достаточно простое — в приполярных широтах, за воображаемой линией Полярного круга, после прохождения Солнцем точки осеннего равноденствия, резко начинает сокращаться период светового дня и, как следствие, начинается активное образование ледяной корки на поверхности моря в ночные часы. Днем же вновь образовавшийся лёд, за счёт более высокой отражающей способности (альбедо) не позволяет Солнцу прогревать воду, расположенную под ним — и процесс образования нового льда в Арктике начинает идти по нарастающей, вплоть до прохождения точки весеннего равноденствия.

Ещё более интересна пространственная картинка таяния льда:



По состоянию на 258 день 2012 года (на 14 сентября) площадь плавучих арктических льдов составила 2,28 млн. км², по сранению с предыдущим рекордом в 2,96 млн. км², зафиксированном в 2007 году.
Уменьшение значительное, на 680 тысяч км².

Но какие это тысячи квадратных километров!

Свободно ото льда Баренцево море. Свободно Карское море и Море Лаптевых. Свободно Восточно-Сибирское и Чукотское море. В общем, свободен весь Северный Морской Путь. Войска генерала Мороза полностью дезорганизованы, расчленены на отдельные очаги сопротивления и массово отходят по направлению к Гренландии. :)

Арьегард плавучего льда, на протяжении последнего десятилетия обреченно цеплявшийся последним нетающим мостиком за Шпицберген, Северную Землю и за Землю Франца-Иосифа, окончательно отброшен к полюсу. Силы адмирала Лето теснят противника по всем фронтам и массово врываются в его многолетние паковые порядки.

По новейшим оценкам ведущих гляциологов в ближайшие четыре года, исходя из накопленной тенденции таяния льдов, очень вероятен прогноз, при котором Северный Морской Путь будет свободен ото льда на протяжении минимум трёх-четырёх месяцев в году.

Однако, последний, заключительный аккорд таяния полярных льдов может пройти вообще в виде замечательного крещендо, которое разом сможет перевести планету Земля из текущего состояния унылой и холодной криоэры в совершенно отличное состояние тёплой и бушующей термоэры.

Называется этот аккорд просто и незатейливо — метан-гидратное ружьё. Оно висит на стенке и оно может выстрелить в последнем акте пьесы криоэры. Не мы его туда повесили, но, может быть, в наших силах нажать на его спусковой крючок.

Это всего лишь гипотеза, но гипотеза очень интересная и внутренне непротиворечивая.

Выглядит этот метан гидрат в жизни, нельзя сказать, что сильно презентабельно:


Лёд из глубин

Впервые метан гидраты были описаны Майклом Фарадеем (тем, который открыл электромагнитную индукцию) ещё в 1823 году. Метан гидрат неустойчив при комнатной температуре и при нормальном атмосферном давлении — для его устойчивости необходима низкая температура и повышенное давление. Вот, если что, фазовая диаграмма для этого вещества, там всё в циферьках разрисовано.

Именно Фарадею принадлежит английское название метан гидратов — clathrate hydrate, которое, несмотря на его вопиющую химическую неправильность, определённую уже постфактум, достаточно широко прижилось в англоязычной литературе, хотя сейчас уже можно встретить в качестве названия и химически правильное methane hydrate, и hydromethane.
Поскольку Фарадей получил метан гидраты в лаборатории, в весьма скромных количествах, о его открытии почти все успешно забыли. Вещество было достаточно экзотическим и особо никого тогда не привлекало.

Судя по всему, именно метан гидраты попадались буровикам при бурении глубоких скважин (на континенте метан гидраты залегают на глубине больше 2000 метров) в течении всего XIX века и описывались ими, как некий "лёд из глубин", что создавало различные гипотезы о том, что внутри земной коры существует не только положительный температурный градиент, но и некие "зоны холода", в которых и находится данный лёд. Поскольку вода в метан гидратах таки содержится, а чистый метан запаха не имеет — метан гидраты при извлечении их на поверхность обычно просто таяли, оставляя за собой лужицу воды. Ну а метан свободно выходил погулять в окружающую атмосферу, не привлекая особого внимания. Это, кстати, механизм "метан-гидратного ружья", но об этом  — чуть ниже.

Однако, в 1930-е годы с метан гидратами столкнулись уже на поверхности — они начали вовсю образовываться в трубопроводах высокого давления, когда из них не убирали остаточную влагу. Поскольку тут уже на "зоны холода" пенять было нечего, вспомнили Фарадея и его давние опыты. И сразу разобрались, что это не обычный лёд, а самые что ни на есть давным-давно описаные им метан гидраты. Поскольку метанол, как оказалось, останавливал формирование метан гидратов, его просто начали добавлять к природному газу и таким образом избегать неприятного "метанового льда" в трубах. Ну и снова о метан гидратах успешно забыли.


Воды много, метана — мало. Но горит!

Насчёт же промышленного освоения метан гидратов впервые задумались в СССР. В 1940-е годы советские учёные высказывают гипотезу о наличии залежей газовых гидратов в зоне вечной мерзлоты и на глубоководных участках океанического дна. В 1960-х годах геологи обнаруживают первые месторождения газовых гидратов на севере СССР. С этого момента газовые гидраты начинают рассматриваться как потенциальный источник топлива. Постепенно выясняется и их очень широкое распространение в Мировом Океане (практически повсеместно — при сочетании нужных величин давления и температуры) и их нестабильность при повышении температуры окружающей воды.


Вот они - голубенькие. Мягко говоря, в мире их дохрена и даже больше.

Собственно говоря, метан гидраты есть везде. И на континентах и, что гораздо важнее для энергетики будущего — практически повсеместно на морском дне. Ведь, если бурение континентальной скважины глубиной не менее 2000 метров для обнаружения на глубине тонкой прослойки метан гидратов вряд ли можно назвать удачной экономической идеей (метан гидраты, в отличии от газа и нефти представляют из себя твёрдые вещества и поэтому не могут эффективно дренировать к стволу скважины из породы), то в море ситуация принципиально отлична.

Образование гидратов метана происходит под воздействием высокого давления и низкой температуры — при условиях, вполне типичных для океанских глубин и океанической же коры. Но там, где океаническая плита, сдвигаясь, уходит под континентальную, возникают ещё и зоны мощнейшего сжатия. Они-то и выдавливают наружу метан гидраты, образующийся в толще океанических плит, прямо на поверхность морского дна. Новейшие исследования показали, что во многих местах спрединга плит метан гидраты были обнаружены либо вообще на поверхности, либо под тонким слоем вторичных осадочных пород.
Дело осталось за малым — понять какими роботизированными и автоматическими системами можно поднять метан гидраты с тех глубин, на которых они лежат сейчас и сколько это будет стоить и в энергетическом, и в экономическом плане.
В общем, если кто-то ещё хочет лететь сразу на Луну за гелием-3, то предлагаю им потренироваться на кошках оценить масштабность земной (точнее "морской") задачи по добыче неимоверно объёмного источника морских метан гидратов. А потом, с разработанными роботами и системами управления ими — уже двигать на Луну и собирать там гелий-3. Так просто логичнее.

А что же наше "ружьё"? Оно выстрелит?

Никто не знает.

Ведь таяние льдов вызовет рост уровня температур океана и, скорее всего, таяние вечной мерзлоты, что потенциально может запустить внезапное высвобождение метана из отложений метан гидратов непосредственно на или под морским дном, что, ввиду того, что метан сам по себе является сильным парниковым газом, в свою очередь приведёт к дальнейшему росту температур и дальнейшей дестабилизации гидратов метана — в результате запуская самоусиливающийся процесс, в той же мере неостановимый, как уже начавшийся выстрел из ружья.

В общем — или я веду её под венец (человечество спокойно осваивает залежи метан гидратов и "вы всё это придумали с глобальным потеплением"), или она ведёт меня к прокурору (метан-гидратное ружьё всё-таки стреляет в последнем акте пьесы о криоэре).

Меня, если честно, устраивают оба этих сценария.

Просто очень хочется посмотреть на коралловых рыбок, плавающих на нижней террасе Воронцовского дворца. Ну и вырастить финиковую пальму на огороде возле Днепра. Русские ведь по натуре своей — реалисты.

Ведь если с процессом невозможно бороться — то лучше его возглавить.