Новое исследование опирается на данные, полученные учеными ТПУ в сотрудничестве с ведущими учеными из Международного Сибирского Арктического консорциума. На основе повторного бурения четырех скважин, выполненных Институтом мерзлотоведения СО РАН в 1982-1983 годах, ученые доказали, что скорости вертикальной деградации подводной мерзлоты в последний 30-летний период достигают 18 см в год (среднее значение 14 см в год), что примерно на порядок выше, чем было принято считать ранее.

«Прогрессирующая деградация (протаивание) подводной мерзлоты приводит к образованию газовыводящих каналов, наличие которых было предсказано на основе наших первых данных, полученных в МВА в 2000-2010 годах, и математического моделирования, — рассказывает первый автор статьи, профессор кафедры геологии и разведки полезных ископаемых ТПУ Наталья Шахова. — На основе новых результатов, полученных путем комплексных биогеохимических, геофизических, и геологических исследований, выполненных в 2011-2016 годах, мы приходим к выводу о том, что в некоторых районах Восточно-Сибирского шельфа кровля подводной мерзлоты уже достигла глубины зоны стабильности гидратов, разрушение которых может приводить к массированным выбросам пузырькового метана. Такие явления были открыты и документированы нашим авторским коллективом на протяжении многих лет как на мелководном, так и на глубоком шельфе МВА. А доказательство существования восходящего движения газового фронта через толщу осадков со скоростью до пяти метров в год также может служить подтверждением нашей гипотезы о дестабилизации гидратов как основного кандидата для объяснения аномально высоких концентраций метана в воде и воздухе Восточно-Сибирского шельфа, которая была опубликована в 2010 году в журнале Science. Согласно нашим результатам, опубликованным в Nature Geoscience, Science и Philosophical Transactions, Royal Society, величина пузырькового потока СН4 из донных осадков в воду в МВА может изменяться от миллиграммов до десятков и сотен граммов с квадратного метра в сутки — в зависимости от состояния подводной мерзлоты, что приводит к увеличению концентрации атмосферного СН4 в приводном слое до значений, в 2-4 раза превышающих фоновые концентрации, измеренные на нашей планете».

Наталья Шахова отмечает, что эти результаты были подтверждены в экспедиции, организованной и выполненной в МВА в 2016 году совместно с учеными из Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН (ТОИ), при участии Института океанологии РАН (ИОРАН) и Института физики атмосферы РАН (ИФА РАН). Публикации об исследовании ожидаются в 2018 году.

«Кроме того, совместно с учеными из ИОРАН нами открыт новый механизм ускорения выброса пузырькового метана из донных осадков в воду (и далее в атмосферу) за счет ледового выпахивания стамухами на мелководье, и айсбергами на внешнем шельфе МВА, в результате чего образуются борозды, достигающие газового фронта. Размеры этих борозд достигают многих километров, при глубине выпахивания до 4-6 метров, что во многих местах сопровождается пузырьковым выбросом СН4 в водную толщу-атмосферу», — поясняет руководитель Международной лаборатории изучения углерода арктических морей ТПУ, член-корреспондент РАН Игорь Семилетов.

Как отмечает, в свою очередь, Наталья Шахова выполнение недавно принятого Правительством РФ плана мероприятий по реализации Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года во многом зависит от понимания процессов и факторов, которые могут способствовать или препятствовать поступательному развитию Арктического региона.

«В настоящее время уровень этого понимания обеспечивается в основном гидрометеорологическими исследованиями. Однако без учета их связи с комплексом биогеохимических и геологических процессов, происходящих в результате деградации подводной и прибрежной мерзлоты, как показано в работе, опубликованной в Nature Communications, невозможно оценить риски, возникающие при освоении Арктического шельфа», — говорит Наталья Шахова.

Как полагают ученые, для безопасного ресурсного бурения необходимо иметь знания о положении, структуре и состоянии подводной мерзлоты, о местах, потенциально опасных в контексте возможного массированного и даже катастрофического выброса метана вследствие взрыва гидратов (такие случаи известны в Печорском море, Мексиканском заливе, проливе Дмитрия Лаптевых в Восточно-Сибирском море). В этом контексте, крайне важно продолжить комплексные исследования ученых ТПУ с коллегами из ведущих институтов и университетов России и других стран. Чтобы повысить технологический уровень работ по исследованию состояния подводной мерзлоты и освоению Арктического шельфа России, для реализации которых в 2018 году запланирована экспедиция, ученые считают целесообразным модифицировать последнюю версию подводного аппарата ТПУ, который был испытан в экспедиции в моря Восточной Арктики в 2016 году.

«Результаты нашего исследования дают принципиально новое знание о механизме процессов, ответственных за изменение состояния подводной мерзлоты на Восточно-Сибирском шельфе, на котором по разным оценкам сосредоточено до 80 % и более всей подводной мерзлоты Северного полушария, под которой находятся гигантские запасы углеводородов в форме гидратов, нефти, свободного газа. В дальнейшем на основе этих данных будут пересмотрены и изменены подходы к изучению состояния подводной мерзлоты и его математическому моделированию, что крайне важно для снижения георисков, возникающих при проведении разведочного и промышленного бурения. Однако еще остается много нерешенных вопросов, на которые будут направлены дальнейшие исследования нашего научного коллектива», — заключает Игорь Семилетов.