Как звучит метан

Метан - это очень важный газ, который может быть как полезным при применении в качестве топлива, так и вредным - когда он выделяется в атмосферу и способствует парниковому эффекту. Образуется он не только в результате метаболизма у животных и при перегнивании растительных остатков в пресных водоемах, много его находится на океаническом дне.

Группа исследователей успешно записала звук пузырьков метана, поднимающегося с морского дна недалеко от американского побережья (у штата Орегон). Сделали они это с помощью гидрофонов, положив начало использованию акустики для обнаружения и, возможно, количественной оценки содержания этого газа в океане. Результаты исследования были опубликованы в журнале, посвященном различным аспектам океанографии - “Deep-Sea Research II”.

Следующим шагом команды станет тонкая настройка метода, чтобы можно было отличить пузыри метана от других звуков и попытаться определять их величину. В идеале нужно попытаться обнаруживать акустическую подпись пузырьков этого газа, чтобы использовать эту информацию для оценки объема метана в разных местах мирового океана.

Американский эксперт в области акустики Роберт Джиак (Robert Dziak) из национального управления океанических и атмосферных исследований, ведущий автор исследования рассказал, что каждый пузырь в потоке, поднимающемся ото дна, звучит особенно. Частота звука связана с его размером - чем меньше объем, тем выше высота. Соответственно, чем больше пузырь, тем ниже высота звука и тем больше он содержит метана.

Конечная цель команды исследователей - использовать эти звуки для оценки объема запасов метана на дне, а также количестве и скорости выхода газа на поверхность.

В последние годы ученые обнаружили сотни восходящих метановых потоков, выделяющихся из донных отложений у тихоокеанского северо-западного побережья Америки, но до сих пор нет представления об общих запасах - а ведь они могут быть потенциально разрабатываться с помощью новых технологий добычи. Метан встречается в виде ледяных гидратов - твердого вещества, напоминающего снег, это фаза довольна устойчива при большом давлении на большой глубине и при низкой температуре воды. Также он может оставаться в газообразной фазе, в донных отложениях континентального шельфа.

Иногда метан замерзает зимой во льду на поверхности водоема, образуя причудливые красивые узоры.

Огромные запасы метана на морском дне при истощении традиционных газовых и нефтяных месторождений потенциально могут стать новым источником энергии. Одновременно они уже сейчас представляют серьезную угрозу для окружающей среды, являясь важной частью парникового эффекта. Существует теория, что происшествия в таинственном “Бермудском треугольнике”, в котором исчезали корабли, объясняются именно выделениями метана - когда огромный пузырь газа выходит на поверхность, тяжелое судно теряет удерживающую его поверхность воды и проваливается вниз.

Научная команда использовала для работы дистанционно управляемый подводный аппарат «Геркулес», базировавшийся на исследовательском судне «Наутилус», принадлежащем и эксплуатируемым Фондом разведки океана. Гидрофоны располагались в 10 километрах от берега на американском континентальном шельфе штата Орегон, на глубине 1228 метра. Акустические сигнатуры пузырьков метана по мере его отрыва ото дна и последующего поднятия в толще воды фиксировались в записях гидрофонов сериями коротких высокочастотных всплесков, длительностью две-три секунды.

Затем исследователи сравнили звукозапись с видео изображениями, сделанными подводным аппаратом, и обнаружили, что их оценки размера пузырей метана, сделанные по гидрофонным записям, полностью подтверждаются визуальными данными. Ученые рассказали, что на некоторых записях звука очень много низкочастотных сигналов - это означает, что большое число объемных пузырей просачивались из дна в этом районе.

В ближайшем будущем команда планируют продолжать исследования в других местах мирового океана, в частности, они хотят изучить дно каньона Астория - это большое подводное углубление в 16 километрах от устья реки Колумбия - там известен процесс массового выделения метана. Новый эксперимент будет продолжаться дольше, для чего нужно будет обеспечить регистрирующей аппаратуре более мощные аккумуляторы. Это позволит видеть, как выбросы метана из морского дна меняются с течением времени, влияют ли приливные процессы на это.