W latach 30. ubiegłego wieku górnicy pracujący przy wydobyciu gazu ziemnego i ropy na Alasce zauważyli lodową substancję, która przy niskich temperaturach osadzała się w rurociągach, utrudniając przepływy. Badania wykazały, że był to hydrat metanu, czyli przypominająca lód krystaliczna forma wody i metanu. Cząsteczki metanu uwięzione w cząsteczkach wodnych mają wyjątkowe właściwości łatwopalne. Trzydzieści lat później natknięto się na naturalnie występujące bryły hydratów w złożach gazu ziemnego na Syberii. Jednak dopiero w latach 80. wydobyto z dna oceanu pierwsze kawałki hydratu.
Dr Richard McIver, jeden z najlepszych geochemików pracujących wówczas w przemyśle naftowym, zainteresował się naturą metanu i jego „lodowej” postaci.
Ustalił, że skoro hydraty odkładały się w odwiertach złóż metanu wskutek zetknięcia z bardzo niską temperaturą, ich tworzenie musiały powodować lodowate głowice wiertła. Jeżeli zatem metan, z natury wybuchowy, występuje w stanie stałym („lodowe” bryły) na dnie oceanów, to ewentualna zmiana warunków środowiska (np. zmiana temperatury wody czy spadek ciśnienia) może spowodować przejście hydratu w stan gazowy. Co wtedy? Metan zwiększa objętość ponad 160 razy, wydostając się na powierzchnię morza w postaci wielkich pękających pęcherzyków. Przypomina to trochę sytuację w garnku z wrzącą wodą. Dr McIver rozważał, czy to zjawisko nie stoi za zaginięciem wielu statków i samolotów w obszarze Trójkąta Bermudzkiego. „Kiedy uwalnianie gazu jest gwałtowne, bulgocąca na powierzchni woda ma względnie niedużą gęstość. Jeżeli statek wpłynie na taki obszar, traci wyporność i natychmiast idzie na dno” – pisał.
Nie wszyscy zgadzali się z hipotezą McIvera. Czy rzeczywiście bulgocący na powierzchni metan może spowodować zatonięcie statku? Naukowcy z Texas A&M University postanowili odtworzyć w laboratorium uwolnienie metanu i sprawdzić, jaki jest jego wpływ na stabilność płynącej jednostki. Wyniki nie pozostawiły wątpliwości – wszystkie zastosowane modele tonęły i to bardzo szybko.
Wydostający się na powierzchnię metan miesza się z powietrzem. Dopóki jego koncentracja nie przekracza 5 proc., wypala się dosyć spokojnie. Lecz wzrost koncentracji metanu w mieszance z powietrzem, zwłaszcza w zamkniętej przestrzeni, tworzy rodzaj potężnej bomby. Do jej eksplozji wystarczy iskra.
Zaminowane oceany
Malejące zasoby energetyczne świata skłoniły wiele krajów do poszukiwań nowych surowców. Naukowcy od dawna zwracali uwagę na hydrat metanu. Niebezpieczna natura gazu zeszła na plan dalszy. Jeszcze w latach 90. szacowano, że w środowisku naturalnym w postaci hydratów znajduje się zaledwie 3–4 proc. metanu. Prace poszukiwawcze prowadzone w ciągu ostatnich 20 lat wywróciły tę statystykę do góry nogami. Okazuje się, że zasoby energetyczne zawarte w hydratach trzykrotnie przewyższają światowe zasoby węgla, ropy i gazu razem wzięte.
Hydraty metanu występują przede wszystkim w osadach stoku kontynentalnego, na głębokości 300–600 metrów, czyli w miejscu, gdzie wysokie ciśnienie i w miarę niska temperatura utrzymują gaz w postaci „lodowej”. Im wyżej, tym ciśnienie jest niższe, a temperatura osadu i wody rośnie. Rozmieszczenie metanu na mapie świata przypomina kropkowany obrys wybrzeży kontynentów. Niedawno gaz odkryto także wzdłuż wybrzeży Antarktydy. Hydrat występuje również na lądzie, w pasie tzw. długotrwałej zmarzliny, ciągnącej się przez Syberię, Kanadę i Alaskę, gdzie tworzy unikatowe zjawisko – metanowy „lód” zamrożony w lodzie.
Coraz więcej krajów przygotowuje się już do eksploatacji hydratu metanu. Po drodze muszą jednak pokonać jeszcze jedną przeszkodę…
Gigantyczne tsunami
W latach 70. XX wieku odkryto na Morzu Norweskim olbrzymie podwodne osuwiska. Osady zjechały tam ze stoku kontynentalnego w głębiny morza. Szczególnie zaskakująca okazała się wielkość podwodnych lawin. Największa ma powierzchnię równą powierzchni Szkocji. Naukowcy długo zastanawiali się, co mogło spowodować tak duże ruchy dna morskiego.
Co się okazało? Na obszarze osuwisk u wybrzeży norweskich badacze znaleźli w dnie około stu kraterów. Największy miał aż 3 km średnicy. Kratery były pozostałościami po ulotnieniu się metanu z hydratów. „Ponieważ doszło do gwałtownych zmian w otoczeniu, metan powiększył błyskawicznie swoją objętość aż 160 razy i eksplodował” – opowiada badający zjawisko dr Jürgen Mienert z uniwersytetu w norweskim Tromsø.
Badania wykazały, że katastrofa wydarzyła się około 8 tys. lat temu, gdy po cofnięciu się skandynawskiego lądolodu cyrkulacja prądów w Morzu Norweskim uległa zmianie. Temperatura wody wzrosła na tyle, że w pewnym momencie nastąpił rozpad hydratów w osadach. Podwodne bomby odpalały się jedna za drugą.
Podziurawiony jak sito skłon kontynentu składał się niczym domek z kart. Masy skał przestały być stabilne i runęły w dół. Osuwisko zassało olbrzymie masy wody i na powierzchni powstało megatsunami. Fala zalała wybrzeża Szkocji, wdzierając się na ląd na odległość kilkudziesięciu kilometrów. Zatopiła wybrzeża Morza Norweskiego i Północnego, na północy dotarła do Grenlandii, jej ślady odkryto również na wybrzeżach Morza Barentsa. Na południu zatopiła Doggerland – istniejące wówczas lądowe połączenie między Danią i Anglią. Szwedzi i Estończycy znaleźli też ślady tej katastrofy w osadach Bałtyku.
Podobne osuwiska odkryto również wzdłuż wschodnich wybrzeży USA. Podwodne lawiny mają tam ponad 300 km długości. Złoża hydratów ciągną się wzdłuż całego stoku kontynentalnego Ameryki. Jednakże na głębokości zalegania zasobów wysokie ciśnienie i niewysoka temperatura wody utrzymują metan w jego „lodowej” postaci. Prognozowany wzrost temperatury wód oceanu w ciągu najbliższych dziesięcioleci nie powinien spowodować tam jeszcze uwolnienia metanu. W październiku 2012 r. ukazał się jednakże w magazynie „Nature” artykuł, który zburzył spokój.
Naukowcy z Southern Methodist University w Dallas (USA) doszukali się zapalnika, mogącego uwolnić metan z hydratów. Ma nim być Golfsztrom, czyli prąd morski na północnym Atlantyku. Wystarczy, aby ciepły nurt prądu zbliżył się do obszaru hydratów i podgrzał otaczające je wody. Wtedy metan uwolni się. Gigantyczne masy osadów podwodnych znowu runą w dół ku głębinom Atlantyku. I wygenerują potężne tsunami.
Żarłoczne robale
Kiedy naukowcy z Penn-State University badali dno Zatoki Meksykańskiej, trafili tam na liczne skupiska hydratów metanu. Na hydratach zaobserwowali zaś całe kolonie niewielkich – długości kilku centymetrów i podobnych do stonóg – robali.
Ich odkrywca prof. Charles Fisher uważa, że mikroby żywiły się bakteriami żyjącymi na hydratach metanu lub żyły z nimi w symbiozie, przerabiając zespołowo metanowy „lód”. Wyobraźmy sobie teraz całe chmary tych organizmów konsumujących masowo hydraty na kontynentalnym stoku. Kilka lat temu geolodzy ostrzegli koncerny naftowe eksploatujące ropę w Zatoce Meksykańskiej o występowaniu pod jej dnem gigantycznego metanowego bąbla pod olbrzymim ciśnieniem, znacznie przewyższającym wytrzymałość dzisiejszych urządzeń technicznych.
W kwietniu 2011 r. doszło do wybuchu metanu na platformie wiertniczej BP. Do dzisiaj nikt nie jest w stanie określić, jakie będą długofalowe skutki tej katastrofy ekologicznej. Geolodzy uważają, że gdyby – co jest teoretycznie możliwe – nastąpiła dodatkowo eksplozja bąbla, wytworzyłaby się gigantyczna fala tsunami. Czymże są jednak ostrzeżenia naukowców wobec zysku z eksploatacji surowca energetycznego?