P"onący lód
Hydraty wyst�pujące na dnie oceanów zawierają
wi�cej energii niŻ wszystkie zasoby paliw kopalnych
na Ęwiecie. JeŻeli jednak nastąpi nag"y rozk"ad
tych związków, to uwalniający si� z nich
metan moŻe pog"�bi� efekt cieplarniany
Erwin Suess, Gerhard Bohrmann, Jens Greinert i Erwin Lausch
api�cie si�gn�"o zenitu, kiedy pot�Żny, sterowany
kamerami wideo chwytak otworzy" si� i wyrzuci"
Nna pok"ad FS Sonne materia" zgarni�ty z dna Oce-
anu Spokojnego. W ciemnym szlamie pob"yskiwa"a ĘnieŻno-
bia"a substancja, która pieni"a si� jak zwilŻona wodą oranŻad-
ka w proszku, topiąc si� przy tym b"yskawicznie. KaŻdy,
kto podobnie jak my zobaczy" to zjawisko, z pewnoĘcią ni-
gdy go nie zapomni. WidzieliĘmy t� scen� podczas 110 wy-
prawy niemieckiego statku badawczego, zorganizowanej
pod kierownictwem Centrum Badawczego Nauk Geologicz-
nych (GEOMAR) Uniwersytetu w Kilonii.
Tego dnia, 12 lipca 1996 roku, za pomocą specjalnych sał

wyposaŻonych w kamery wideo prowadziliĘmy badania
podmorskiego grzbietu górskiego w odleg"oĘci oko"o 100 km
od wybrzeŻa stanu Oregon. Nagle na g"�bokoĘci 785 m za-
uwaŻyliĘmy dziwne jasne plamy. Ich widok wprawi" nas
w radosne podniecenie: czy trafiliĘmy na hydrat metanu 
t� osobliwą, podobną do lodu substancj� sk"adającą si� z wo-
dy i gazu b"otnego, która jest stabilna w warunkach wyso-
kiego ciĘnienia panującego na dnie morza, ale na powierzch-
ni ulega szybkiemu rozk"adowi? Obecno� takiego hydratu
w tym regionie stwierdzono juŻ wczeĘniej na podstawie ba-
dał
sejsmicznych i odwiertów.
Upewni� nas mog"o jedynie pobranie próbki z dna. Nad-
szed" zatem czas, aby opuĘci� chwytak. Przypuszczenie po-
twierdzi"o si� juŻ podczas podnoszenia "adunku. Umiesz-
czona na chwytaku kamera pokaza"a, jak  poczynając od
g"�bokoĘci oko"o 300 m  z osadu uchodzą p�cherzyki gazu.
W miar� podnoszenia próbki strumieł
p�cherzyków si� na-
sila"; przedostawa"y si� przed chwytak i wytryskując, prze-
bija"y powierzchni� wody.
ZadawaliĘmy sobie pytanie: ile hydratu metanu dotrze
w stanie nieroz"oŻonym na pok"ad statku? Okaza"o si�, Że by-
"o go wi�cej, niŻ potrzeba. Uwijającym si� na pok"adzie na-
ukowcom uda"o si� zebra� prawie 50 kg pieniących si�
grudek. UmieĘcili je we wszystkich dost�pnych pojemni-
kach niskotemperaturowych, w których ciek"y azot chroni"
hydrat przed dalszym rozpadem. Na koniec znalaz"y si� na-
wet kawa"ki do przeprowadzenia niezwyk"ego pokazu 
wystarczy"o przy"oŻy� zapaloną zapa"k� do bia"ej bry"ki,
aby dzi�ki zawartemu w niej metanowi hydrat zaczą" pali�
si� czerwonawym p"omieniem [ilustracja na stronie 41]. Po
spaleniu si� metanu zosta"a tylko ka"uŻa wody.
By"a to zdecydowanie najwi�ksza ilo� hydratu metanu lub
ogólnie hydratu gazu, jaką dotychczas uda"o si� wydoby�
z g"�bi oceanów. Ten bogaty uzysk zawdzi�czaliĘmy duŻe-
mu chwytakowi, który pod kontrolą aparatury wideo dotar"
do w"aĘciwego miejsca, oraz stosunkowo szybkiemu trans-
portowi z niezbyt duŻej g"�bokoĘci na powierzchni�. JuŻ wcze-
Ęniej Roger Sassen z Texas A&M University w College Station
wraz ze wspó"pracownikami oglądali hydrat na dnie Zatoki
Meksykał
skiej, jednak nie mogli wydoby� wi�kszej iloĘci.
TakŻe w innych przypadkach udawa"o si� dotychczas wydo-
sta� z dna morza na powierzchni� tylko niewielkie iloĘci pal-
nego lodu.
Hydraty gazów nie są rzadkoĘcią. Wr�cz przeciwnie:
w ostatnich latach stawa"o si� oczywiste, Że wyst�pują one
w ogromnych iloĘciach na ca"ym Ęwiecie [ilustracja na
stronie 43]. Nadal jednak szacunki dotyczące zasobów zale-
gających w morzach są niepewne i znacznie si� róŻnią od
siebie. Wi�kszoĘ� specjalistów uwaŻa jednak, iŻ nie jest
METAN wydostający si� z pok"adu hydratu stwarza warunki
Życia m.in. rurkoczu"kowcom. Panuje tam niska temperatura
(zaledwie kilka stopni) oraz wysokie ciĘnienie charakterystyczne
dla g"�bokoĘci poniŻej 500 m.
�WIAT NAUKI Luty 2000 39
ROGER SASSEN
Texas A&M University
sunkowo krótko  przeci�tnie dziesi��
lat  jednak nie znika bez Ęladu: w wy-
niku utleniania ulega przemianie w
dwutlenek w�gla (CO2).
Poza tym, podczas rozpadu hydratów
gazów moŻe dochodzi� do podmorskich
osuni�� w obr�bie stoków kontynental-
nych  takie w"aĘnie zjawisko wystąpi"o
prawdopodobnie 8000 lat temu u wy-
brzeŻy obecnej Norwegii. Zawierające
ogromną iloĘ� w�gla hydraty stanowią
takŻe istotne ogniwo w globalnym obie-
gu tego waŻnego budulca wszystkich
istot Żywych.
Z tych w"aĘnie powodów juŻ od co
najmniej dziesi�ciu lat hydraty gazów są
jednym z g"ównych obiektów badał
pro-
wadzonych w centrum GEOMAR. Pod-
czas wypraw na statkach badawczych
w róŻne rejony Ęwiata pracownicy cen-
trum badali masowe wyst�powanie te-
go labilnego surowca, którego znaczenie
nauka dopiero teraz poznaje.
przesadą stwierdzenie Keitha Kvenvol- Zmiana poglądów
dena z US Geological Survey w Menlo
Park w Kalifornii, Że w tych hydratach Pierwszy hydrat gazu opisa" angiel-
gazów jest związana dwukrotnie wi�k- ski chemik i fizyk sir Humphry Davy
sza iloĘ� w�gla, niŻ we wszystkich zna- juŻ w 1811 roku. By"a to przypominająca
nych ziemskich z"oŻach gazu ziemne- lód substancja sk"adająca si� z wody
go, ropy naftowej i w�gla razem wzi�- i chloru. Przez d"uŻszy czas o związkach
tych [ilustracja na stronie 43]. tych prowadzono jedynie teoretyczne
Dok"adniejszych danych dotyczących dyskusje dotyczące ich sk"adu oraz bu-
ograniczonego obszaru geograficznego dowy fizycznej. Od po"owy tego stulecia
dostarczy" Gerald Dickens ze wspó"pra- wiadomo, Że znajdujące si� w lodzie czą-
cownikami z University of Michigan steczki gazu są zamkni�te w maleł
kich
w Ann Arbor. W 1997 roku badali oni klatkach utworzonych w strukturze kry-
rdzenie wiertnicze, które w ramach pro- stalicznej zamarzni�tej wody [ilustracja
gramu wierceł
oceanicznych zosta"y na stronie 41]. Z chemicznego punktu wi-
wydobyte z dna morskiego w specjal- dzenia chodzi tutaj o związki klatkowe
nych pojemnikach ciĘnieniowych. Na- zwane klatratami ("ac. clatratus  za-
ukowcy ci doszli do wniosku, Że na po- mkni�ty w kapsu"ce).
wierzchni 26 tys. km2 zbudowanego ze W odróŻnieniu od normalnego lodu
ska" osadowych Grzbietu Blake a, który o strukturze heksagonalnej hydraty ga-
znajduje si� u po"udniowo-wschodnie- zów krystalizują najcz�Ęciej w jednej z
go wybrzeŻa USA, wyst�puje 35 Gt w�- dwóch postaci uk"adu regularnego.
gla. IloĘ� ta odpowiada 105-krotnemu Jeden typ kryszta"u moŻe pomieĘci� w
zuŻyciu gazu ziemnego w Stanach Zjed- sobie ma"e cząsteczki gazów, takich jak
noczonych w 1996 roku. metan, dwutlenek w�gla i siarkowo-
W oceanach zalegają zatem ogromne dór; w drugim krysztale tworzą si� du-
zasoby energii, które jednak bardzo Że wn�ki, w których mieszczą si� tak-
trudno wykorzysta�. JednoczeĘnie sta- Że zbudowane z d"uŻszych "ał
cuchów
nowią one potencjalną bomb� ekologicz- w�glowodory.
ną: w razie naturalnego rozk"adu tylko Klatki w strukturze krystalicznej lo-
PODCZAS WYPRAWY niemieckiego stat-
niewielkiej cz�Ęci hydratów gazów du mogą pomieĘci� zadziwiająco duŻą
ku badawczego FS Sonne (na górze) w le-
uwolnione zostaną gigantyczne iloĘci iloĘ� gazu. Podczas topnienia z centy-
cie 1996 roku po raz pierwszy wydobyto
metanu. Gaz ten przyczynia si� do przy- metra szeĘciennego hydratu metanu
z dna morskiego kilkadziesiąt kilogramów
spieszenia efektu cieplarnianego w stop- uwalnia si� do 164 cm3 metanu. Po-
hydratu metanu. Ze wzgl�du na zawarto�
niu niemal 30-krotnie wi�kszym niŻ szczególne klatki mogą przy tym za-
metanu substancja ta jest palna. Ci�Żki
chwytak, wyposaŻony w kamery wideo dwutlenek w�gla, którego st�Żenie w at- wiera� róŻne moleku"y. Hydrat wydo-
(poĘrodku) pos"uŻy" do wydobycia u wy-
mosferze wzros"o wskutek nadmierne- byty przez FS Sonne zawiera", poza me-
brzeŻy stanu Oregon ĘwieŻej próbki hydra-
go korzystania z paliw kopalnych i z te- tanem, 1 2% siarkowodoru, który ma
tu metanu pochodzącego z dna oceanu. Bry-
go wzgl�du sta" si� tematem mi�- zapach podobny do zapachu zgni"ych
"y (na dole) sk"ada"y si� z u"oŻonych na
dzynarodowych konferencji, poĘwi�co- jaj i jest toksyczny. Z tego w"aĘnie po-
przemian warstw czystego bia"ego hydratu
i osadów oraz wapienia. Poza metanem za- nych ochronie klimatu. Wprawdzie me- wodu podczas zbierania bia"ych bry"
wiera"y one trujący siarkowodór. tan (CH4) pozostaje w atmosferze sto- naukowcy nosili maski gazowe.
40 �WIAT NAUKI Luty 2000
Za zgodą GEOMAR
Po ponad 100 latach od odkrycia hy- mal we wszystkich oceanach znajduje
draty gazów wzbudzi"y zainteresowa- si� warstwa hydratu metanu, która mo-
nie takŻe poza laboratorium. W latach Że si�ga� kilkaset metrów w g"ąb osa-
trzydziestych okaza"o si� bowiem, Że są dów. Na jej dolnej granicy ciep"o docho-
one przyczyną k"opotów z transportem dzące z wn�trza Ziemi powoduje
gazu rurociągami. W latach szeĘ�dzie- rozpad hydratu, a w konsekwencji gro-
siątych odkryto ich pierwsze naturalne madzenie si� metanu. JeŻeli za"oŻymy,
z"oŻa na wiecznie zamarzni�tych obsza- Że warunki są jednakowe, to po"oŻenie
rach Syberii i Ameryki Pó"nocnej. strefy hydratu metanu pozostaje niemal
Wskazówki Ęwiadczące o tym, Że hy- sta"e, nawet w sytuacji dalszego groma-
drat metanu moŻe zalega� takŻe na dnie dzenia si� osadów. Tworzeniu si� no-
morskim, znaleęli w latach siedemdzie- wego hydratu na górze towarzyszy top-
siątych geofizycy George Bryan i John nienie dolnych partii. Wskutek tego
Ewing z Lamont-Doherty Earth Ob- pok"ad hydratu przesuwa si� ku górze
servatory. Podczas badał
sejsmologicz- wraz z narastaniem warstw osadzonych
nych Grzbietu Blake a odkryli oni nie- póęniej, pozostawiając Ęlady poprzed-
zwyk"y obiekt odbijający fale sejsmicz- nich poziomów.
PALŃCY si� czerwonawym p"omieniem
ne. Znajdowa" si� on oko"o 600 m pod W osadach g"�bokomorskich z dala
kawa"ek hydratu metanu.
dnem morskim i mia" kszta"t podobny od stoków kontynentalnych, wyst�puje
do Grzbietu Blake a. Nasun�"a si� myĘl, niewiele substancji organicznych, a w
Że przyczyną by"a warstwa hydratu me- związku z tym  takŻe i metanu. W p"yt- gą takŻe powsta� w stosunkowo g"�bo-
tanu, pod którą znajduje si� warstwa kich morzach znajdujących si� na szel- kiej wodzie, jeĘli do morza marginalne-
gazu. Ca"oĘ� tworzy"a reflektor sejsmicz- fach, takich jak Morze Pó"nocne, ci- go zostaną naniesione znaczne iloĘci
ny typu BSR (Bottom Simulating Reflec- Ęnienie nie jest dostatecznie wysokie, osadów o duŻej zawartoĘci materia"u
tor  reflektor naĘladujący dno). W roku a temperatura wystarczająco niska. Są organicznego.
1980 za"odze statku Glomar Challenger jednak wyjątki: na obszarach szelfów Pracownicy GEOMAR badali hydra-
prowadzącej wiercenia g"�bokomorskie polarnych, gdzie stosunkowo niskie ty metanu na wszystkich tych obszarach
uda"o si� wydoby� z jednego z odwier- ciĘnienie rekompensują temperatury morskich, przede wszystkim pod wzgl�-
tów na terenie Grzbietu Blake a niewiel- bliskie 0�C, p"onący lód wyst�puje tak- dem ich stabilnoĘci. Szczególnie boga-
ki kawa"ek hydratu metanu. Że w p"ytkich wodach. Warunki ko- ta w z"oŻa okaza"a si� strefa subdukcji
Istnienie reflektora tego typu stwier- nieczne do tworzenia si� hydratu mo- Cascadia znajdująca si� u wybrzeŻy
dzono nast�pnie w oceanach na ca"ej
Ziemi, a dziĘ dysponujemy juŻ mapa-
CZŃSTECZKI WODY
mi z jego rozmieszczeniem. Bardziej
CZŃSTECZKA METANU
szczegó"owe badania wykaza"y, Że jest
a
on szczególnie dobrze ukszta"towany
tam, gdzie pod warstwą uszczelnionego
b
przez hydrat osadu dochodzi do nagro-
madzenia wolnego metanu. Odwierty
potwierdzają zaleŻnoĘ� mi�dzy struk-
turami typu BSR a wyst�powaniem hy-
dratu metanu. Ten podobny do lodu
związek wprawdzie rzadko dociera"
w stanie nieroz"oŻonym w wydobywa-
nym na pok"ad statku rdzeniu wiertni-
czym, jednak roz"oŻony hydrat ujaw-
nia" si� dzi�ki wysokiej zawartoĘci
PóCHERZYKI
c
metanu i mniejszemu st�Żeniu chlor-
ków w wodach porowych.
Aby dosz"o do tworzenia si� hydratu
metanu w oceanach, muszą zosta� spe"-
nione równoczeĘnie cztery warunki:
obecnoĘ� metanu, pochodzącego
zazwyczaj z rozpadu substancji
organicznych;
przesycenie wody metanem;
niska temperatura wody, nie prze-
kraczająca kilku stopni powyŻej tem-
peratury zamarzania;
wysokie ciĘnienie, panujące na g"�- W HYDRATACH GAZÓW cząsteczki zamarzni�tej wody tworzą klatki w kszta"cie dwu-
nastoĘcianów (a), w których zamkni�te są cząsteczki gazów, takich jak metan lub siarko-
bokoĘciach poniŻej 500 m.
wodór. Pokazane tu próbki wydobyto w 1996 roku u wybrzeŻy stanu Oregon. Prezentowa-
Warunki takie wyst�pują przede
ny fragment (b) powsta" kilka metrów pod dnem morskim, gdzie unoszący si� w formie
wszystkim na stokach kontynentalnych,
p�cherzyków wolny metan zosta" uwi�ziony poniŻej g�stszych pok"adów osadu. P�cherzy-
gdzie dno morskie opada od stosunko-
ki przekszta"ci"y si� w  soczewki i w po"ączeniu z wodą utworzy"y hydraty w porach
wo p"ytkiego szelfu do równi abisal-
piaszczystych i mulistych osadów. Poziomo u"oŻone soczewki moŻna rozpozna� na przed-
nych. W takich w"aĘnie miejscach nie- stawionym wyszlifowanym wycinku (c) o gruboĘci 2 mm.
�WIAT NAUKI Luty 2000 41
GEOMAR
Ilustracja: SLIM FILMS; Zdj�cia za zgodą GEOMAR
zmy te zaopatrują w niezb�dne substan-
cje odŻywcze ma"Że i rurkoczu"kowce
(Pogonophora), z którymi Żyją w symbio-
zie. Zespo"y tej charakterystycznej fau-
ny powstają przy zimnych ęród"ach
podmorskich, które stanowią oazy Życia
na ubogo zasiedlonym dnie morskim.
W roku 1997 Charles Fisher z Penn-
sylvania State University doniós" o ist-
nieniu wieloszczetów, które osiedlają si�
bezpoĘrednio w hydracie metanu. Pod-
czas wyprawy batyskafem w Zatoce
Meksykał
skiej na g"�bokoĘci 700 m ob-
serwowa" róŻowe wieloszczety d"ugoĘci
2 5 cm, które wydrąŻy"y w hydracie tuŻ
RÓ�OWE WIELOSZCZETY d"ugoĘci 2 5 cm, które Charles Fisher z Pennsylvania State
University obserwowa" na g"�bokoĘci 700 m z pok"adu batyskafu, wydrąŻy"y sobie w war- obok siebie liczne norki [ilustracja z lewej].
stwie hydratu tuŻ obok siebie norki (z prawej). Ci przedstawiciele nieznanego dotychczas
Ci przedstawiciele nie znanego dotych-
gatunku Hesiocaeca methanicola (z lewej) Żyją w symbiozie z bakteriami, które czerpią
czas gatunku Hesiocaeca methanicola rów-
energi� z metanu pochodzącego z hydratu.
nieŻ Żyją w symbiozie z bakteriami i za
ich poĘrednictwem korzystają z metanu.
Oregonu. Dno morskie jest tam miejsca- rowe w osadach ulegają kompresji pod Po przebadaniu g�sto zasiedlonych
mi wr�cz wybrukowane hydratem. Roz- wp"ywem ciĘnienia tektonicznego, a za- podmorskich oaz Życia stwierdziliĘmy,
ciągające si� na kilkaset metrów kwa- warta w nich woda i gazy są wyciskane Że dzi�ki wydzielaniu gazów odbywa si�
dratowych z"oŻa hydratu są cz�sto na zewnątrz. Przez tzw. zimne ęród"a tam niezwykle aktywna wymiana mate-
pokryte grubymi warstwami mat bakte- podmorskie z dna wydostają si� gazy rii. Wskutek akrecji spowodowanej przez
ryjnych. Wzd"uŻ tej aktywnej kraw�dzi i p"yny (ciecze przenoszące sole i gazy). ruchy tektoniczne hydrat metanu moŻe
kontynentalnej p"yta tektoniczna Juan W przeciwieł
stwie do wyst�pujących sta� si� niestabilny takŻe g"�boko pod po-
de Fuca, której powierzchnia tworzy w Ęródoceanicznych strefach spredin- wierzchnią osadów. Z uwalnianego me-
niewielki fragment dna morskiego pó"- gu gorących ęróde" termalnych nie pa- tanu w drodze utlenienia powstaje wo-
nocno-wschodniego Pacyfiku, wsuwa nują tam temperatury znacznie wyŻsze dorow�glan, który "ącząc si� z obecnymi
si� z pr�dkoĘcią 4.5 cm rocznie pod P"y- niŻ na otaczającym obszarze. w wodzie morskiej jonami wapnia, two-
t� Pó"nocnoamerykał
ską. W trakcie pro- rzy wapieł
. Pozostaje on na miejscu w
cesu subdukcji osady niesione przez p"y- Metanowe smugi postaci zwi�z"ej ska"y, natomiast luęne
t� Juan de Fuca są cz�Ęciowo zdzierane osady są usuwane dzi�ki procesom ero-
przez P"yt� Pó"nocnoamerykał
ską i Ęci- W roku 1984 jeden z autorów tego ar- zji. W najwyŻszej cz�Ęci Grzbietu Hydra-
skane w fa"dy lub spychane w stos na- tyku"u (E. Suess) zaobserwowa" po raz towego wapieł
tworzy naskorupienia i
k"adających si� na siebie warstw niczym pierwszy z pok"adu amerykał
skiego konkrecje, a takŻe osadza si� wokó" ęróde"
gigantyczne "uski. Tworzą one nawar- batyskafu Alvin te zimne ęród"a pod- i kominów hydrotermalnych. Przyk"ady
stwiający si� w kierunku P"yty Pó"noc- morskie w strefie subdukcji Cascadia tego typu zjawisk spotyka si� takŻe w za-
noamerykał
skiej klin akrecyjny. Na ob- i udokumentowa" je. Od tamtego czasu chodniej cz�Ęci Grzbietu Hydratowego
j�tym badaniami obszarze ma on posta� odkryto wiele takich otworów i stwier- niedaleko wybrzeŻa stanu Oregon. Tutaj
wielu grzbietów, które ciągną si� nie- dzono, Że są one zjawiskiem charaktery- w"aĘnie masywne bloki wapienne przy-
mal równolegle do linii wybrzeŻa. stycznym dla stref subdukcji. krywają rozpadlin� utworzoną przez du-
Strefa subdukcji Cascadia jest obec- Analizy chemiczne próbek wody wy- Ży uskok, wzd"uŻ którego spod dna mor-
nie jednym z klasycznych obszarów, na dobywającej si� ze ęróde" wykaza"y, Że skiego wydostają si� substancje p"ynne
których bada si� procesy zachodzące nie moŻe to by� wy"ącznie woda poro- i gazy. Bloki wznoszą si� kilka metrów
wzd"uŻ aktywnej kraw�dzi kontynen- wa. �wiadczy o tym zbyt ma"e st�Żenie nad pod"oŻe i rozciągają si� na po-
tu. Zjawiska te mają wp"yw na trz�- soli. Najprawdopodobniej woda porowa wierzchni setek metrów kwadratowych.
sienia ziemi i wulkanizm, a takŻe ruchy wymiesza"a si� z wodą pochodzącą Tego rodzaju struktury wapienne,
górotwórcze. Hydraty gazów okaza"y z topnienia hydratu, który podobnie jak b�dące pozosta"oĘcią po warstwie hy-
si� czynnikiem umoŻliwiającym zrozu- zwyk"y lód sk"ada si� z wody s"odkiej. dratu i wyst�pujące takŻe w postaci ko-
mienie wielu zjawisk, zachodzących w Pod nieustannym naciskiem ulegającej palnej, by"y dotychczas b"�dnie trakto-
mających cz�sto posta� klinów strefach subdukcji p"yty grzbiet ulega wynosze- wane jako biohermy, czyli struktury
akrecyjnych. Niewątpliwie dzi�ki temu niu, a pod spód dostają si� warstwowo budowane przez organizmy tworzące
United States Board of Geographical Na- pok"ady osadów. Wd"uŻ takich usko- rafy, takie jak koralowce i inne organi-
mes (Amerykał
ska Komisja Standary- ków, przecinających wype"nione hydra- zmy o szkieletach wysyconych w�gla-
zacji Nazw Geograficznych) na wnio- tem ska"y osadowe, migrują gazy i p"yny nem wapniowym. ChociaŻ w wapieniu
sek GEOMAR nada"a w styczniu 1998 z g"�bi Ziemi, które lekko podgrzewają wyst�pują skorupy ma"Ży, jego pocho-
roku nazw� Hydrate Ridge (Grzbiet Hy- otoczenie. Wskutek tego hydraty są nie- dzenie jest g"ównie nieorganiczne. Z te-
dratowy) najintensywniej dotychczas stabilne; uwalniają nie tylko s"odką wo- go wzgl�du struktury takie nazywa si�
badanemu grzbietowi, który ze wzgl�- d� i metan, ale takŻe siarkowodór i amo- ostatnio chemohermami.
du na swoje po"oŻenie w stosunku do niak w niewielkich iloĘciach. Pomimo aktywnoĘci organizmów Ży-
podsuwającej si� p"yty Juan de Fuca na- Utlenianie tych związków do dwu- jących wokó" otworów szczelinowych
zywany by" przedtem po prostu dru- tlenku w�gla, siarczanów i azotanów i powstawania w�glanów, do wody prze-
gim grzbietem akrecyjnym. umoŻliwia Życie bogatej florze bakterii dostają si� zadziwiająco duŻe iloĘci meta-
Podczas subdukcji przestrzenie po- chemoautotroficznych. Mikroorgani- nu. Powoduje to tworzenie si� wyraę-
42 �WIAT NAUKI Luty 2000
GEOMAR
nych smug gazu. W naszych pomiarach wykaza"y, Że ich struktura wyraęnie cienkie p"ytki z hydratu, jakich uŻywa
uzyskaliĘmy st�Żenia do 74 �l metanu na róŻni si� od zawierających hydrat pró- si� w badaniach struktury lodu. Wycin-
litr wody morskiej  to 1300 razy wi�cej bek pobranych z wi�kszych g"�bokoĘci. ki te ukaza"y jedyną w swoim rodzaju
tego gazu niŻ zawiera woda, znajdująca Hydrat znajdujący si� g"�biej w dnie tekstur� z"oŻoną z róŻnej wielkoĘci p�-
si� w równowadze z powietrzem atmo- morskim wype"nia pory mi�dzy ziar- cherzyków  o Ęrednicy si�gającej centy-
sferycznym. nami piasku i minera"ów ilastych, spa- metra  które utworzy"y si� w róŻnych
Metan z hydratu stanowi ogromne jając je ze sobą. Na powierzchni dna generacjach narastania hydratu. Dzi�ki
ęród"o w�gla i energii w tym jedynym morskiego zalegają natomiast pok"ady temu mogliĘmy przeĘledzi� przebieg
w swoim rodzaju Ęrodowisku hydr- czystego hydratu gazu gruboĘci od kil- procesu do powstania obecnie wyst�-
obiogeochemicznym. Nie wiadomo jesz- ku milimetrów do kilku centymetrów, pującego pok"adu.
cze, ile tego gazu ulega utlenieniu w wo- które są u"oŻone mniej wi�cej równo- Niedawno Peter Brewer wraz ze
dzie, a ile rzeczywiĘcie przechodzi do legle do powierzchni warstwowania wspó"pracownikami z Monterey Bay
atmosfery. MoŻna sobie jednak "atwo (przecinając je czasami, a niekiedy wcho- Aquarium Research Institute w Moss
wyobrazi�, Że podczas silnych wypi�- dząc w postaci Ży" w g"ąb osadów). Landing w Kalifornii przeprowadzi"
trzeł
tektonicznych do atmosfery prze- Nigdzie nie uda"o nam si� zaobserwo- eksperymentalną syntez� hydratu
dostają si� wi�ksze iloĘci metanu, któ- wa�, aby hydrat wype"nia" przestrze- w warunkach naturalnych. Naukowcy
ry w znacznym stopniu przyczynia si� nie porowe w osadzie. Znajdowa" si� przepuszczali metan przez naczynia
do efektu cieplarnianego. raczej we wtórnych p�kni�ciach, które wype"nione wodą i piaskiem na g"�bo-
DuŻa iloĘ� hydratu metanu  wydo- sprawia"y wraŻenie jakby utworzy" je koĘci 910 m pod powierzchnią oceanu.
bytego podczas prowadzonych przez sam hydrat. W ciągu minut, a czasem zaledwie se-
FS Sonne latem 1996 roku badał
Grzbie- Bardziej szczegó"owe badania prze- kund powstawa" hydrat o p�cherzyko-
tu Hydratowego  umoŻliwi"a po raz prowadzono na lądzie po powrocie wej teksturze, podobnej do tej, którą
pierwszy bardziej szczegó"owe badania FS Sonne. W lodowym laboratorium In- stwierdziliĘmy w materiale naturalnym.
budowy i mikrostruktury tej niezwyk"ej stytutu Badał
Polarnych i Morskich Wyniki analiz chemicznych hydra-
substancji. JuŻ pierwsze ogl�dziny ka- im. Alfreda Wegenera w Bremerhaven tu wydobytego u wybrzeŻy Oregonu
wa"ków wydobytych na pok"ad statku sporządziliĘmy w temperaturze  23�C wskazują, Że poza metanem zawiera on
Morze Norweskie
(zachodnie wybrzeŻe Norwegii, niedaleko Trondheim)
Grzbiet Hydratowy
Morze Ochockie
Niestabilne z"oŻa hydratów oko"o 8000 lat temu
(100 km od wybrzeŻa Oregonu)
(pó"nocne wybrzeŻa Sachalina)
spowodowa"y zsuni�cie si� olbrzymiej
Najwi�ksze z"oŻa zidentyfikowane
Metan uwalniający si� z hydratów
iloĘci osadów ze stoku kontynentalnego
na dnie morza
ucieka do atmosfery
Morze Barentsa
Grzbiet Blake a
(na pó"nocny wschód od Przylądka Pó"nocnego)
(330 km od wybrzeŻa Karoliny Pó"nocnej)
Kratery na polach hydratowych Ęwiadczą
Morskie hydraty gazowe
odkryte jako pierwsze o eksplozjach wyst�pujących w przesz"oĘci
Inne*
3780
Rozmieszczenie hydratów gazowych
Z"oŻa na lądzie
Z"oŻa na dnie
pod wieczną zmarzliną
mórz i oceanow
Paliwa kopalne
Hydraty gazowe
5000
10 000
* W"ączając m.in. gleby, torf, Żywe organizmy.
Z�O�A HYDRATÓW zawierające metan i inne gazy moŻna spotka� w róŻnych miejscach
Zasoby w�gla organicznego na Ziemi. Ich obecnoĘ� stwierdzono na dnie mórz i oceanów oraz na powierzchni tam,
(miliony ton) gdzie wyst�puje wieczna zmarzlina (mapa). Hydraty gazowe zawierają wi�cej w�gla orga-
nicznego niŻ inne zasoby energii (diagram ko"owy).
�WIAT NAUKI Luty 2000 43
LAURIE GRACE
H kon Mosby. Przypuszczano bowiem,
Zachód Wschód
Że moŻe on by� zasilany przez rozpa-
300
dający si� hydrat. Wulkany b"otne za-
miast gorącej lawy wyrzucają zimny
400
10 000
szlam. T� rozciągającą si� na 3 km i g"�-
St�Żenie metanu
w nanolitrach na litr
boką na 20 m, nieaktywną obecnie
500
500
struktur� odkryto w roku 1995 podczas
600
badał
dna morskiego na g"�bokoĘci
1250 m za pomocą sonaru w pobliŻu
700
miejsca wczeĘniejszego osuni�cia. Wul-
kanowi temu nadano nazw� norwe-
800
skiego statku biorącego udzia" w eks-
pedycji. Podczas badał
tego obszaru
Bottom Simulating Reflector 900
stwierdzono wyst�powanie stref wy-
2 km dzielania metanu, mat bakteryjnych i
fauny charakterystycznej dla zimnych
NA SEJSMICZNYM PROFILU dna morza uwidacznia si� dolna granica warstwy hydratu,
ęróde" podmorskich. Jednak do dziĘ nie
stanowiąca tzw. reflektor BSR. Smugi metanu w wodzie morskiej nad uskokami (czarne
ma dowodu, Że hydrat jest przyczyną
linie ze strza"kami) zmierzone na polach hydratów gazowych.
wyrzucania szlamu.
Podstawowe znaczenie w ocenie sta-
1.5 3% siarkowodoru oraz Ęlady etanu, brzeŻa, czasem daleko od miejsca ich bilnoĘci stoków mają przeprowadzone
propanu i dwutlenku w�gla. RóŻne powstania, i zalewając wszystko na swej ostatnio przez Mienerta i jego wspó"-
badania, w tym m.in. analiza stosunku drodze, niosą Ęmier� i niespotykane pracownika J�rga Posewanga badania.
izotopów w�gla, potwierdzi"y prawdo- zniszczenia. Obaj naukowcy dokonali analizy wyni-
podobne, ale dotychczas nie udowod- Czynnikiem wyzwalającym osuni�cie ków refleksyjnych (odbiciowych) badał

nione przypuszczenie, Że zawarty by"y prawdopodobnie hydraty gazowe sejsmicznych wysokiej rozdzielczoĘci
w osadach metan pochodzi z dokony- zalegające na g"�bokoĘci 400 1500 m, i pomiarów szybkoĘci rozchodzenia si�
wanego przez mikroorganizmy rozk"a- które uleg"y wówczas destabilizacji fal kompresyjnych w osadach zawiera-
du substancji organicznej. wskutek zmiany ciĘnienia i tempera- jących pok"ady hydratów gazów. Wy-
Inne obszary, na których GEOMAR tury pod koniec ostatniej epoki lodow- nik zmieni" klasyczny pogląd, Że strefa
koncentruje badania hydratu metanu, cowej. Czy coĘ podobnego moŻe si� zda- rozciągająca si� nad reflektorem BSR
są po"oŻone na pó"nocnym Atlantyku rzy� w przewidywalnej przysz"oĘci odpowiada ciąg"ej warstwie hydratów;
i na Morzu Ochockim. J�rgen Mienert w jakimĘ innym miejscu? Pytanie o sta- przynajmniej w dotychczas zak"adanym
(pracujący od niedawna w Uniwersyte- bilnoĘ� stoków kontynentalnych na- zakresie ogólnoĘci obowiązywania tej
cie w Tromsł w Norwegii) kieruje pra- suwa si� szczególnie ze wzgl�du na koncepcji.
cami mi�dzynarodowej grupy badaczy, obecne globalne ocieplenie klimatu i W swoich badaniach sejsmicznych
prowadzonymi na stoku kontynental- prawdopodobieł
stwo dalszych znacz- Mienert i Posewang skorzystali z fal
nym w po"oŻonej u wybrzeŻy Europy nych zmian klimatu na Ziemi w najbliŻ- o wyŻszej cz�stoĘci (o mniejszej d"ugo-
cz�Ęci Morza Pó"nocnego oraz na Mo- szej przysz"oĘci, o których wiele si� dys- Ęci). Pozwoli"o to na uzyskanie niezwy-
rzu Barentsa, na obszarze szelfu polar- kutuje. Ocieplenie dolnych warstw kle zróŻnicowanego obrazu dla regio-
nego mi�dzy Norwegią a Rosją. atmosfery nie pozostanie bez wp"ywu nu na pó"noc od osuni�cia Storrega.
na oceany. Przy podwyŻszeniu tempe- W obszarze tym znajdują si� scemento-
Wstrząsy na dnie oceanu ratury juŻ o 1 2�C moŻna oczekiwa� wane hydratem gazowym dwie war-
widocznych nast�pstw dla hydratu me- stwy osadów, u"oŻone jedna nad dru-
Ocean Atlantycki, w odróŻnieniu od tanu, który cementuje luęne osady oraz gą. Pomi�dzy nimi wyst�puje wolny gaz
Pacyfiku, który w duŻej cz�Ęci jest oto- opóęnia kompakcj�, czyli g�stsze wype"niający przestrzenie porowe w
czony strefami subdukcji, ma pasywne upakowanie wskutek powi�kszającego osadzie. Oba pok"ady, gruboĘci oko"o
obrzeŻa kontynentalne, znajdujące si� si� ci�Żaru osadów leŻących wyŻej. 60 m kaŻdy, przecinają pionowe strefy,
z dala od wszelkich granic mi�dzy p"y- Przy po"udniowych wybrzeŻach Nor- którymi gaz przedostaje si� w pobliŻe
tami. Pomimo spokoju tektonicznego wegii zagroŻenie nowymi osuni�ciami dna morskiego. Wolny gaz wyst�puje
stoki te mają jednak swoją dynamik�. wydaje si� stosunkowo niewielkie, po- takŻe tam, gdzie powinien znajdowa�
Osady doprowadzane ze sta"ego lądu niewaŻ pola hydratów uleg"y juŻ w si� stabilny hydrat. Wydaje si� zatem,
powodują destabilizacj� stoków kon- znacznym stopniu rozk"adowi. Na pó"- Że zamarzni�te dno morskie jest uk"a-
tynentalnych i w efekcie dochodzi do noc od miejsca, gdzie nastąpi"o osuni�- dem zaskakująco dynamicznym.
osuni��. Jeden z wywierających najwi�k- cie Storrega, poza strukturami zapowia- Ostatnio Dietrich Ristow z Centrum
sze wraŻenie efektów takiego zjawiska dającymi nowe osuni�cia pojawiają si� Badawczego GEOMAR wykry" podob-
znajduje si� u wybrzeŻy Norwegii na jednak oznaki obecnoĘci dynamicznych ne nieregularnoĘci w strefie zawierają-
wysokoĘci Trondheim. W tym miejscu pól hydratów. Naukowcy badali te ob- cej hydrat w zupe"nie innej cz�Ęci Zie-
8000 lat temu podczas tzw. osuni�cia szary latem 1998 roku, uŻywając prze- mi. Podczas analizy danych sejsmicz-
Storrega, 5600 km3 osadów zsun�"o si� znaczonych do pracy na duŻych g"�bo- nych ze strefy subdukcji u zachodnich
do basenu Morza Norweskiego na odle- koĘciach batyskafów Mir I i Mir II, które wybrzeŻy Kostaryki uda"o mu si� zo-
g"oĘ� 800 km od górnej kraw�dzi stoku naleŻa"y do wyczarterowanego rosyj- brazowa� po raz pierwszy w trzech wy-
kontynentalnego. Nast�pstwem tego skiego statku badawczego Akademik miarach dolną granic� strefy hydratu.
zjawiska mog"y by� niszczące fale przy- Mstis"aw Kie"dysz. Rekonstrukcja ukazuje wyniesienia, ob-
pominające tsunami: olbrzymie fale, któ- Przy tej okazji badano takŻe po"oŻo- niŻenia i otwory. Hydrat wygląda jak
re pojawiają si� niespodziewanie u wy- ny bardziej na pó"noc wulkan b"otny wielki patchwork.
44 �WIAT NAUKI Luty 2000
G"�boko� w metrach
GEOMAR
RICK JONES
1000
W atmosferze metan ulega przemianie w inny
5
gaz cieplarniany  dwutlenek w�gla. Oba te
Z morskiego dna do atmosfery
gazy wchodzą w sk"ad warstwy izolującej, któ-
JAK HYDRATY METANU MOGŃ ZMIENIA� KLIMAT?
ra powoduje ogrzanie dolnej warstwy atmo-
sfery, zmieniając w ten sposób klimat Ziemi.
etan, wydzielający si� powoli ze z"óŻ hydratów i przecho-
Mdzący do atmosfery (1 5), moŻe wp"yną� na globalne
ocieplenie klimatu. Na Ziemi robi si� cieplej równieŻ wskutek
gwa"townych erupcji metanu. P�cherzyki gazu przedostają si�
przez osady zalegające na dnie morza i zostają uwi�zione pod
warstwami bardziej spójnego mu"u. Przy wytworzonym w tym
Ęrodowisku wysokim ciĘnieniu nagromadzony metan reaguje
z bliską zamarzni�cia wodą, tworząc hydraty, które zape"nia-
ją niewielkie przestrzenie porowe pomi�dzy ziarnami osadu.
Cz�� pozosta"ego metanu wzno-
4
si si� strumieniami ku powierzchni
oceanu i ucieka do atmosfery.
STRUMIEĄ METANU
Metanem wydobywającym si�
2
z warstwy hydratu Żywi si� bogata
flora mikroorganizmów, która z ko-
lei utrzymuje przy Życiu inne orga-
nizmy, takie jak rurkoczu"kowce
skupione wokó" zimnych ęróde".
Znaczna cz�� wodorow�glanu
3
powstającego z metanu utle-
nionego przez bakterie "ączy
si� z obecnymi w morskiej wo-
dzie jonami wapnia, tworząc na
RURKOCZU�KOWCE
powierzchni dna naskorupienia
wapienne.
ZIMNE
ŁRÓD�O
NASKORUPIENIA WAPIENNE
USKOK
HYDRAT METANU
Ciep"o z wn�trza Ziemi nadtapia od do"u war-
1
stw� hydratu, a uwolniony w tym procesie me-
tan w�druje ku górze przez uskoki lub wprost
PóCHERZYKI
przez osad. GAZOWEGO METANU
OKO�O 500 METRÓW
Morze Barentsa, pokrywające szelf A poniewaŻ pola hydratów gazowych Badaniem hydratów metanu zajmuje
rozciągający si� poza kr�giem polarnym, mają Ęrednic� kilkudziesi�ciu kilome- si� wi�kszoĘ� wypraw badawczych or-
wzbudza zainteresowanie przede trów i w metrze szeĘciennym hydratu ganizowanych przez GEOMAR. Tak by-
wszystkim ze wzgl�du na hydraty ga- mieĘci si� do 164 m3 wolnego gazu, to "o równieŻ w 1998 roku, kiedy w ramach
zów zalegające w p"ytkiej wodzie. Z po- podczas rozpadu hydratu moŻe nastą- rosyjsko-niemieckiego projektu badaw-
wodu mroęnego klimatu związki klat- pi� erupcja ogromnych iloĘci gazu z dna czego KOMEX zorganizowano dwie
kowe są tam trwa"e takŻe na stosun- morskiego. Na razie hydrat jest trwa"y wyprawy na Morze Ochockie na stat-
kowo niewielkich g"�bokoĘciach. Wy- w zimie. Jednak w lecie, kiedy znajdu- kach badawczych Profesor Gagarinski
daje si� jednak, Że w"aĘnie przez to jąca si� przy dnie woda ulega ogrzaniu i Akademik �awrientiew. To ograniczo-
mogą one stanowi� zagroŻenie juŻ przy o prawie 1�C, z hydratu wydobywają ne pó"wyspem Kamczatka i archipela-
niewielkim wzroĘcie temperatury. W si� duŻe iloĘci metanu. Silne wydziela- giem Wysp Kurylskich morze margi-
przesz"oĘci nast�powa" ich gwa"towny nie si� gazu moŻe spot�gowa� efekt cie- nalne pó"nocno-zachodniego Pacyfiku
rozpad. �wiadczą o tym miejsca z wy- plarniany, którego skutkiem b�dzie dal- o powierzchni odpowiadającej Morzu
glądającymi jak leje po bombach ogrom- szy wzrost temperatury. Uruchomi"oby Pó"nocnemu i Ba"tykowi razem wzi�-
nymi kraterami, które wyst�pują na to proces sprz�Żenia zwrotnego, w któ- tym, przyciąga"o badaczy zaintereso-
obj�tym badaniami obszarze mi�dzy rym wzrost temperatury i wydzielanie wanych wyjaĘnieniem jego genezy oraz
Przylądkiem Pó"nocnym a Spitsberge- metanu by"yby zjawiskami wzajemnie budowy tektonicznej. Jest ono takŻe
nem. Kratery te znajdują si� na g"�bo- si� wzmacniającymi. miejscem wyst�powania ogromnych ilo-
koĘci 300 350 m i leŻą w bezpoĘrednim Na znaczną labilnoĘ� hydratów meta- Ęci planktonu i z tego wzgl�du naleŻy
sąsiedztwie hydratów gazowych, zale- nu wskazują takŻe formy powierzch- do regionów odgrywających kluczową
gających poniŻej poziomu dna oceanu. niowe w innych miejscach. Pola z wg"�- rol� w globalnym obiegu w�gla. Tem-
Jedno z tych kraterowych pól roz- bieniami podobnymi do kraterów od- peratura wody na powierzchni morza
ciąga si� na powierzchni ponad 35 km2. kryto w Zatoce Meksykał
skiej i na ob- wynosząca  2�C sprawia, Że morze to
Leje mają szerokoĘ� 30 700 m i g"�bo- szarze Grzbietu Blake a. Przedsi�bior- zalicza si� do niewielu obszarów for-
koĘ� 30 m, a ich kszta"t sugeruje wyst�- stwa wydobywające rop� naftową i gaz mowania si� wód g"�binowych, gdzie
powanie erupcji gazu. Nie jest jeszcze ziemny zachowują ostroŻnoĘ�, jeĘli prze- bogata w tlen i substancje odŻywcze
jasne, czy zachodzi"y one mniej wi�cej widują, Że podczas poszukiwania z"óŻ ci�Żka woda powierzchniowa opada
równoczeĘnie. Prawdopodobnie wyda- podmorskich natrafią na hydraty. �rod- w g"ąb i stamtąd rozprzestrzenia si� na
rzy"y si� pod koniec ostatniej epoki lo- ki masowego przekazu straszą erupcja- po"udnie i na wschód. Z tego wzgl�du
dowcowej, oko"o 15 tys. lat temu, kie- mi metanu, które mają wyjaĘnia� legen- Morze Ochockie jest uwaŻane za pó"-
dy szelf pod Morzem Barentsa nie mu- darne znikanie statków i samolotów nocne p"uca Oceanu Spokojnego.
sia" juŻ utrzymywa� ci�Żaru ogromnych w Trójkącie Bermudzkim. Zgodnie z tą W czasie ekspedycji w ramach progra-
mas lodu. hipotezą, statki ton�"y, poniewaŻ uno- mu KOMEX stwierdzono obecnoĘ� hy-
Jak wskazują sejsmiczne profile re- szące si� p�cherzyki gazu nasyca"y wo- dratów metanu na wschód od wyspy Sa-
fleksyjne wyst�pujące obecnie hydraty d� morską w takim stopniu, Że stawa"a chalin i na zachód od Wysp Kurylskich.
gazów si�gają oko"o 180 m w g"ąb dna si� zbyt rzadka i nie mog"a ich unosi�, Za pomocą sał
z kamerą wideo prowa-
morskiego. JuŻ wzrost temperatury samoloty spada"y, poniewaŻ chmury dzono obserwacj� zimnych ęrode"
wody zaledwie o 1�C wystarczy"by, aby metanu w atmosferze wywo"ywa"y po- podmorskich i charakterystycznych dla
wyprowadzi� je ze stanu stabilnoĘci. Żary silników. nich organizmów, a nast�pnie pobrano
stamtąd próbki. UŻywając sonaru s"uŻą-
cego do wykrywania "awic ryb, mogli-
Ęmy udokumentowa� smugi metanu roz-
ciągające si� na wysokoĘ� 400 500 m
powyŻej dna morskiego. Wyniki pomia-
rów wskazywa"y na dochodzące do
10 tys. razy przesycenie wody gazem.
Przeci�tnie siedem miesi�cy w roku
Morze Ochockie jest do 45� szerokoĘci
geograficznej (co odpowiada po"oŻeniu
Turynu) pokryte lodem, pod którym gro-
madzą si� ogromne iloĘci metanu
z zimnych ęróde" i hydratów metanu. Po-
miary wykonane pod pokrywą lodową
podczas wczeĘniejszych ekspedycji w ra-
mach projektu KOMEX w zimie 1991 ro-
ku ujawni"y st�Żenie 6.5 ml metanu na
litr wody. Nast�pnego lata, kiedy na po-
wierzchni morza nie by"o lodu, zmierzo-
ne st�Żenie wynosi"o tylko 0.13. WartoĘ�
ta pokazuje jednoczeĘnie, Że Morze
Ochockie jest ęród"em duŻej iloĘci meta-
nu atmosferycznego. Tak znacznych wa-
hał
st�Żeł
nie zanotowano w Żadnym
innym miejscu na Ęwiecie.
Kiedy wiosną pokrywa lodowa zani-
SMUGI PóCHERZYKÓW METANU unoszące si� z dna Morza Ochockiego wykryto za po-
mocą 20-kilohercowego sonaru do poszukiwania "awic ryb. ka, nagromadzony metan przedostaje si�
46 �WIAT NAUKI Luty 2000
GEOMAR
do atmosfery. Fakt ten móg"by wyjaĘnia� Korzystając z modelu komputerowe- niewaŻ  w odróŻnieniu od zwyk"ych
sezonowe fluktuacje zawartoĘci gazu go, Gerald Dickens ze wspó"pracowni- z"óŻ podziemnych  jego ciĘnienie jest za
w atmosferze stwierdzone przez stacj� kami przetestowali hipotez�, wed"ug ma"e, aby zapewni� racjonalne ekono-
pomiarową Shemya Island na po"udnio- której masowy rozpad hydratów meta- micznie wydobywanie metanu.
wo-zachodnim krał
cu Aleutów. W ra- nu doprowadzi" przed 55 mln lat do Podobnie jak w przypadku wydoby-
mach projektu KOMEX co dwa miesiące gwa"townego ogrzania Ziemi. Badacze wania g�stej, lepkiej ropy naftowej moŻ-
pobiera si� próbki w znajdujących si� na za"oŻyli, Że rozpadowi uleg"o oko"o 8% na pompowa� par� lub gorącą wod�
Morzu Ochockim stacjach monitorują- Ęwiatowych zasobów hydratu. A ponie- na duŻą g"�bokoĘ�. Spowoduje to to-
cych. Pozwoli to lepiej oceni�, jak wzrost waŻ uwolniony metan natychmiast pnienie hydratu i wydzielanie wi�k-
Ęredniej temperatury globalnej moŻe (w geologicznej skali czasu) przekszta"- szych iloĘci metanu, który moŻna od-
wp"yną� na wydzielanie si� metanu. ca si� w dwutlenek w�gla, naukowcy pompowywa� przez inny odwiert.
ograniczyli si� do tego produktu utle- Metoda ta oczywiĘcie podwyŻsza kosz-
Najstarsze Ęlady niania. W obj�tym symulacją okresie ty. A ponadto ten surowiec energetycz-
10 tys. lat dodawali do swojej atmosfe- ny trzeba w koł
cu przetransportowa�
SpecjaliĘci nie wątpią, Że uwalniany ry modelowej 160 km3 dwutlenku w�gla na ląd. Rurociągi podmorskie są drogie
z hydratów metan mia" w przesz"oĘci zawierającego lekki izotop w�gla kaŻ- i naraŻone na osuni�cia na stoku kon-
duŻy wp"yw na globalny klimat Ziemi. dego roku. Spowodowa"o to ogrzanie tynentalnym. Ryzyko jest jeszcze wi�k-
Za przypadek modelowy uchodzi epi- dolnych warstw atmosfery o 2�C. Zmie- sze w przypadku wydobywania hydra-
zod z koł
ca paleocenu, oko"o 55 mln lat ni" si� jednoczeĘnie stosunek zawartoĘci tu, który stabilizuje stok.
temu. RóŻne przes"anki wskazują, Że izotopów w obiegu w�gla i jego wiel- TrudnoĘci, które trzeba pokona�, od-
w tym okresie nastąpi" krótkotrwa"y, koĘ� odpowiada"a wartoĘciom otrzy- zwierciedlają si� w Ęmia"oĘci niektórych
gwa"towny wzrost temperatury na lą- mywanym ze skamienia"oĘci. Nast�p- proponowanych rozwiązał
. Timothy
dzie i w morzu. Wówczas wymar"o wie- nie w ciągu 200 tys. lat stosunek ten Collett z US Geological Survey w Denver
le gatunków otwornic oraz innych jed- ulega" stopniowej normalizacji  podob- w stanie Kolorado proponuje na przy-
nokomórkowych organizmów Żyjących nie jak wskazują rzeczywiste dane. k"ad, aby zrezygnowa� z rurociągów
na dnie morza. Skamienia"oĘci dowo- i skrapla� wydobyty gaz na statkach lub
dzą, Że w"aĘnie wtedy pojawi"o si� na Paliwo przysz"oĘci? platformach wiertniczych. Zgodnie z tym
obszarze Ameryki wiele wspó"czeĘnie pomys"em metan poddawano by cz�Ęcio-
Żyjących gatunków ssaków, które praw- JeĘli weęmiemy pod uwag� ogrom wemu spalaniu do wodoru i tlenku w�-
dopodobnie przedosta"y si� drogą lą- szacowanych zasobów hydratów meta- gla, a nast�pnie za pomocą katalizatora
dową z Azji przez Arktyk� do Amery- nu, staje si� zrozumia"e, dlaczego zaj- przekszta"cano by t� mieszanin� w p"yn-
ki. Szczególnie zadziwiający jest wzrost mujące si� energią organy rządowe oraz ny w�glowodór o cząsteczkach zbudo-
zawartoĘci lŻejszego izotopu w�gla przemys" związany z wydobyciem ga- wanych z d"uŻszych "ał
cuchów, który
12
C w zachowanych skamienia"oĘciach. zu ziemnego i ropy naftowej juŻ od bez problemów moŻna by transportowa�
Najprawdopodobniej, do dynamicznej d"uŻszego czasu są zainteresowane tym statkami. Ceną za takie rozwiązanie by-
cz�Ęci obiegu w�gla w przyrodzie zo- nowym ęród"em energii. Wiele krajów, "aby jednak utrata 35% energii. Roger Sas-
sta"y wprowadzone duŻe iloĘci w�gla z Japonią na czele, opracowa"o odpo- sen ma wizj� zak"adu produkcyjnego na
o podwyŻszonej zawartoĘci 12C. wiednie programy badawczo-rozwojo- dnie morskim, w którym wydobywają-
Ten lekki izotop okaza" si� kluczem do we. Jednak wykorzystanie tej energii po cy si� metan "ączy si� z wodą, tworząc
zrozumienia przyczyny gwa"townego realnych kosztach sprawia ogromne czysty hydrat, a ten nast�pnie w zbiorni-
wzrostu temperatury. Bakterie rozk"ada- trudnoĘci. kach o kszta"cie sterowców jest holowa-
jące materi� organiczną w warunkach Po pierwsze, ten surowiec energetycz- ny do miejsca przeznaczenia.
anaerobowych wzbogacają wytwarzany ny nie tylko zalega pod wodą na znacz- Jedno jest pewne: w dającej si� prze-
podczas tego procesu metan w izotop 12C. nej g"�bokoĘci, ale takŻe cz�sto pod dnem widzie� przysz"oĘci badania hydratów
T� cech� ma takŻe hydrat metanu, a kie- morskim. Po drugie, jest nietrwa"y i silnie nie b�dą nudne.
dy dochodzi do jego masowego rozpa- wybuchowy. Nawet jeĘli da"oby si� skon-
T"umaczy"
Jerzy Karpiuk
du, cecha ta rozprzestrzenia si� wraz struowa� urządzenie pozwalające wydo-
z uwolnionym metanem i b�dącym pro- bywa� go w iloĘci nie zmniejszonej pod-
OD REDAKCJI
duktem jego utlenienia dwutlenkiem w�- czas transportu na powierzchni�, to i tak
Artyku" pochodzi ze Spektrum Der Wissen-
gla. Impuls do rozpadu duŻych iloĘci hy- zawiera"by on za duŻo mu"u i wapienia.
chaft, niemieckiej edycji Scientific American.
dratu metanowego w paleocenie mog"a Nie da si� takŻe "atwo uszczkną� wolne-
W wydaniu oryginalnym ukaza" si� w wersji
da� zmiana cyrkulacji oceanów. go gazu zalegającego pod hydratem, po- skróconej.
Informacje o autorach Literatura uzupe"niająca
ERWIN SUESS, GERHARD BOHRMANN i JENS AUTHIGENIC CARBONATES FROM THE CASCADIA SUBDUCTION ZONE AND THEIR RELATION TO
GREINERT pracują w Zak"adzie Geologii �rodowiska GAS HYDRATE STABILITY. Gerhard Bohrmann i in.; Geology, vol. 26, nr 7, s. 647 650,
Morskiego Centrum Badawczego GEOMAR w Kilonii. 1998.
Prof. Suess kieruje tym zak"adem od jego utworzenia FLUID VENTING IN THE EASTERN ALEUTIAN SUBDUCTION ZONE. Erwin Suess i in., Journal of
w roku 1988, a od roku 1995 jest takŻe dyrektorem naczel- Geophysical Research B: Solid Earth and Planets; vol. 103, nr B2, s. 2597 2614, 10 II 1998.
nym GEOMAR. Dr Bohrmann jest kierownikiem cen- GAS HYDRATES: RELEVANCE TO WORLD MARGIN STABILITY AND CLIMATE CHANGE. Red. J.-P.
tralnej  litoteki , a dr Greinert  pracownikiem nauko- Henriet i J. Mienert; Geological Society Special Publications, vol. 137, 1998.
wym na staŻu podoktorskim. Ten zespó" zajmuje czo"ową METHANHYDRATFUND VON FS SONNE VOR DER WESTK STE NORDAMERIKAS. E. Suess i in.;
pozycj� wĘród grup zajmujących si� hydratami metanu Geowissenschaften, Bd. 15, s. 194-199, VI 1997.
i wydzielanymi z dna morskiego gazami i p"ynami. POTENTIAL EFECTS OF GAS HYDRATE ON HUMAN WELFARE. Keith A. Kvenvolden; Proceedings
Dr ERWIN LAUSCH to dziennikarz, zajmujący si� popu- of the National Academy of Sciences USA, vol. 96, nr 7, s. 3420-3426, 30 III 1999.
laryzacją nauki i specjalizujący si� w dziedzinie geonauk; WORLDWIDE DISTRIBUTION OF SUBAQUATIC GAS HYDRATES. K. Kvenvolden i in.; Geo-Marine
a takŻe cz"onek Rady Naukowej GEOMAR. Letters, Bd. 13, s. 32-40, 1993.
�WIAT NAUKI Luty 2000 47