Пока на борту «Миров» «ответственные» лица выполняют рекордные погружения, ученые ждут своей очереди. Среди них Валерий Иванович Пересыпкин, заведующий лабораторией химии океана Института океанологии РАН, который рассказал нам о планах исследований, разработанных командой его сотрудников.
— Валерий, много говорится об исследовании так называемых подводных вулканов Байкала, ваша лаборатория будет принимать участие в этой части научной программы?
— Ну, сразу должен вас поправить – как таковых вулканов здесь нет, здесь есть так называемые газовые вулканы, которые формируются в процессе преобразования органического вещества и превращения его в полезные ископаемые – уголь, нефть и газ. Открыли их на Байкале не мы (лично я на Байкале впервые), а сотрудники лимнологического института, и с ними разговор на эту тему может получиться намного более интересным.
— А какова, в таком случае, программа ваших собственных исследований?
— Мы, как представители лаборатории химии океана, исследуем превращение органического вещества в нём. Этот процесс известен общественности, как цикл углерода. Кстати говоря, участие в нём на суше принимаем и мы с вами, однако объектом наших исследований является все же цикл в океане. Лично я занимаюсь этим вопросом уже очень давно, мы провели много работ в мировых водах, а на Байкал нас пригласили именно потому, что до сих пор циркуляция органического вещества исследована здесь очень поверхностно.
комплекс процессов, переносящих углерод между различными геохимическими резервуарами. В истории Земли углеродный цикл менялся весьма значительно, эти изменения были как и медленные постепенные изменения, так и резкие катастрофические события. Важнейшую роль в круговороте углерода играли и играют живые организмы. В различных формах углерод присутствует во всех оболочках Земли.
Геохимический цикл углерода имеет несколько важных особенностей: во-первых, разные процессы контролировали углеродный цикл на разных промежутках времени; во-вторых, резкие, катастрофические изменения цикла углерода играли ключевую роль в эволюции углеродного цикла в истории Земли; и, наконец, геохимический цикл углерода всегда происходит через атмосферу и гидросферу. Тем самым, даже самые глубинные процессы могут влиять на окружающую среду и биосферу.
Геохимическая запись углеродного цикла изучена неравномерно в геологической шкале времён. Наиболее полно в этот отношении изученчетвертичный период, самый недавний и кратчайший геологический период, так как с одной стороны история углеродного цикла в нём наиболее полно зафиксирована ледниками Арктики и Антарктики. С другой стороны в это время происходили значительные изменения углеродного цикла, и они неразрывно связаны с климатическими изменениями.
В природе углерод присутствует в нескольких основных формах:
* восстановленная форма в виде метана и других углеводородов содержится в мантии, коре, атмо- и гидросфере
* в нейтральном состоянии в виде графита, алмаза и карбида в коре и мантии
* в окисленной форме в виде углекислого газа, карбонатов и примеси в силикатах в мантии, коре и атмо- и гидросфере
* в виде сложных биоорганических соединений углерод сосредоточен в биосфере, почве, и океане.
Перенос углерода между различными геохимическими резервуарами осуществляется через атмосферу и мировой океан. При этом углерод в атмосфере находится в виде углекислого газа и метана.
мы не можем точно сказать, откуда на Байкале берется газ, откуда — нефть.
Мы, лаборатория химии океанов, вообще мало что знаем о Байкале и поэтому надеемся на сотрудничество с лимнологическим институтом. Договорились, что уже третьего числа начнем совместные погружения.
— А какие из байкальских геологических феноменов вам «ближе» всего?
— Лично я много времени посвятил изучению гидротермальных источников в океане. Насколько мне известно, похожие гидротермальные источники обнаружены и на Байкале. Но между ними есть существенные отличия. Если в океане мы имеем дело с терраформными разломами как таковыми, через которые проходит вода и под действием огромных давлений и температур вырывается на поверхность в виде черных курильщиков, то на Байкале аналогичный разлом скрыт большой толщей осадков. Механизм трансформации океанического вещества под давлением толщи этих осадков и выход его на поверхность через трещины до сих пор для меня остается большим вопросом.
— Есть ли вопросы, на которые только погружения «Миров» могут дать уникальную, не сопоставимую ни с одним из предыдущих исследований информацию?
— Пока что никому не ясны примерные запасы байкальского газогидрата, формирующегося из подобных газов, выходящих на поверхность. Раньше исследования газогидратов проводились только с борта судна, с которого газовый вулкан, или факел, как угодно, обнаруживается первоначально эхолотом. После этого встает задача попасть именно в вулкан с помощью неуправляемого глубоководного прибора, что является очень трудной задачей. Особенно тяжело, практически невозможно, впоследствии изучить толщу воды в точках непосредственно над вулканом. Сейчас мы можем подойти к такому вулкану вплотную, посмотреть, откуда идет гидротермальная активность или газ, изучить сопутствующие формы жизни и так далее.
В 1970 году в Государственном реестре научных открытий было зарегистрировано открытие в зоне вечной мерзлоты газогидратов, т.е. газов в твердом состоянии. В природных условиях высокого давления и низких температур газогидраты образуются главным образом из углеводородных газов (чаще всего метана) в глубоководных осадках морей и океанов и в районах вечной мерзлоты. Так как метан является источником органического углерода, а его общее расчетное количество в виде гидрата больше, чем во всех залежах планеты вместе взятых, то газогидраты сегодня рассматриваются как возможный альтернативный источник энергетического сырья. Пока технологии добычи и промышленного использования газогидратов не существует, но ее разработка является важнейшей стратегической задачей завтрашнего дня.
К концу 1970-х гг. ученым удалось подвердить гипотезу о существовании газогидратных залежей в земной коре: располагая данными по электросопротивлению газогидратного керна, они провели анализ промыслово-геофизического материала по газовым скажинам, обнаружив около 30 промышленных залежей газогидратов в Западной Сибири, Якутии и др. А в 1997 г. образцы газогидратов были подняты в результате глубоководного бурения со дна Байкала — впервые в пресноводном водоеме.
Кроме того, подобные исследования мы намерены провести по всему Байкалу и надеемся, что сможем изучить природу происхождения тех или иных органических отложений – узнать, вынесены ли они рекой, подземным потоком или сформировались как-то иначе. Это в итоге может помочь нам обнаружить и новые месторождения, и новые формы гидротермальной активности. Грубо говоря, как образовалась нефть в море и на суше мы знаем довольно хорошо, однако природу байкальских углеводородов еще предстоит изучить. Более того, пока что даже сравнить процессы генезиса органики Байкала с морскими довольно затруднительно, хотя в основе лежат одни и те же тектонические явления.
— И когда же ждать первых результатов ваших исследований?
— Экспедиция заканчивается пятнадцатого сентября, однако, как видите, приборных условий на судах нет никаких. Все образцы мы будем запаивать в ампулы и анализировать в стационарных условиях в московской лаборатории. Мы оснащены самым последним и самым совершенным оборудованием, а потому, я уверен, сможем показать первый отчет уже через месяц после возвращения.
«Газета» обязательно расскажет о первых результатах лабораторной работы ученых.
