Ученые уже не первое столетие исследуют недра Земли, который, тем не менее, по-прежнему хранят множество тайн. Современные методы геологической разведки существенно отличаются по точности и сложности от тех, что использовались 50 или даже 20 лет назад. Благодаря совершенствующимся технологиям и с каждым годом умнеющему оборудованию научно-разведывательные партии сегодня могут находить полезные ископаемые на, казалось бы, давно изученных участках. Но даже с безупречной техникой в исследованиях по-прежнему остается место случаю.
Как заявляют ученые китайской Академии наук, крупные мировые пустыни могут одновременно являться скрытыми морями. Такой вывод был сделан на основе изучения огромного засушливого региона Такла-Макан, который скрывает под своими песками колоссальное количество воды, превышающее по объему главную внутреннюю водную систему Северной Америки – Великие озера. Как отмечается в отчете рабочей группы, опубликованном после завершения исследований, вода под песками Такла-Макана может содержать в себе диоксида углерода (углекислого газа) больше, чем все растения на планете вместе взятые.
«Еще никогда люди не осмеливались представить себе такое количество воды под песком. Возможно, наше исследование поможет изменить представление о пустынях». Профессор Ли Янь, глава исследовательской группы Китайской академии Синьцзян института наук экологии и географии в Урумчи, Синьцзян.
Такла-Макан
Буквально название этого места переводится как «заброшенное, покинутое место». В этимологии, как известно, кроется суть явлений. В данном случае имя довольно прозрачно дает понять – жизни для людей здесь нет, а значит, следует сниматься и идти искать лучших условий в иные земли. Пустыня Такла-Макан находится в центре Таримского бассейна. Эта область в форме ромба с понижающимся к центру уровнем (перепады до 400 м) оказалась зажата и сплющена между окружающими ее плитами.
Такла-Макан – одна из крупнейших пустынь мира. Ее размеры составляют более 1000 км по линии запад-восток и более 400 км по линии север-юг. Общая площадь пустынной земли – 300 тыс. кмІ. Фактически, это азиатское продолжение песчаного экваториального пояса Сахара – Сирийско-Аравийская пустыня – Каракумы – Тхар. В своей восточной части Такла-Макан соединяется с Гоби, которая и завершает песчаный пояс в нескольких сотнях километров от Тихого океана.
Пустыня целиком располагается в западном Китае, в Синьцзян-Уйгурском автономном районе, и является центральной частью большого геологического образования – Таримской впадины. С запада она ограничена горными кряжами из песчаника, на южном направлении часто встречаются барханы и сложные песчаные гряды под названием «китовые спины». Пустыня со всех сторон окружена солончаками, что придает ей завершенный геологический вид. Несколько рек бодрым потоком врываются в пески Такла-Макана, но иссякают после 100 – 200 км борьбы с песком. Лишь две водные артерии сохраняют жизнь в пределах пустыни – Хотан и Тарим. Из-за неблагоприятного климата и отсутствия растительности в пустыне практически нет человеческих поселений.
Сказать, что человек уже полностью исследовал свою планету, пожалуй, можно будет еще не скоро. Однако Такла-Макана не может считаться такой уже терра инкогнита: в 90-х годах здесь проводились тщательные работы по разведке углеводородов, которые увенчались успехом. В Таримском нефтегазовом бассейне были открыты крупные месторождения нефти – 17 млрд т, и газа – 8,5 трлн м3, что составляет до 1/3 всех запасов нефти и газа в КНР. К таким показателям стоит относиться серьезно, да и не в практике динамично развивающегося Китая пренебрегать открывающимися возможностями. Так что перспективные области и прилегающие районы были исследованы, определены точки добычи нефти и газа, создана инфраструктура. Но никаких открытий о сложной геологической структуре и резервуаре с водой под пустыней не совершили.
CO2
Содержание углекислого газа в атмосфере растет из-за деятельности людей – за счет сжигания ископаемого топлива и вырубки лесов. Около 40 % этого газа остается в атмосфере и примерно 30 % поступает в океан, в соответствии с данными Университета корпорации атмосферных исследований. Ученые думали, что этот углерод поглощают растения на суше, но измерения показывают, что леса не в состоянии переработать такое количество газа. По оценкам специалистов, где-то на нашей планете прячется до 1 трлн. тонн диоксида углерода. Масштаб этой цифры ярче осознается в сравнении: представленное количество на треть превышает совокупное количество углекислого газа, который содержится во всех растениях планеты.
Ли Янь из Китайской научной академии Синьцзян более 10 лет бился над разгадкой исчезновения углерода над поверхностью пустыни Такла-Макан. Как показывают замеры и датчики, над пустынным регионом регулярно пропадает в никуда огромное количество углерода. Циркуляция этого газа в атмосферу и обратно – явления рутинное, вроде круговорота воды в природе. Поглощать же его или связывать могут лишь растения, а точнее, обширные леса и джунгли, а также вода – Мировой океан. В случае с Такла-Маканом Ли Янь и его коллеги были всерьез озадачены: в пустыне нет растений, а редкие реки и осадки невероятно скудны, но при этом атмосфера над Таримской впадиной сверкает чистотой, хотя должна показывать постоянно высокий уровень диоксида углерода, аналогичный другим безводным и безлесным пространствам. Парадокс налицо, а ответа у ученых нет. В самом деле, не песок же поглощает углерод!
Двойное дно
Однако при отсутствии других версий, ученые закономерно решили проверить и сам песок. Может быть, он в пустыне какой-то особенный. Результаты исследований показали, что почва здесь содержит щелочь, которая помогает в растворении углерода. После изучения песка исследовательская группа решила в буквальном смысле копнуть глубже и, вооружившись спецоборудованием, выдвинулась в пустыню. В ходе экспедиции были взяты пробы грунта во всех без исключения районах пустыни Такла-Макан. Общее количество образцов составило более 200 единиц. Наличие в них воды позволило ученым сделать вывод о глубоко залегающих полугерметичных кавернах, простирающихся на сотни километров под всей пустыней. Последующее зондирование почвы показало, что в подземных полостях действительно плещется целое море воды, которое и затягивает в себя углерод из атмосферы, делая небо над Такла-Маканом свободным от этого газа. Говоря о приблизительном количестве, ученые не привели конкретных цифр, но прибегли к впечатляющему сравнению: подземное море настолько велико, что может превышать в 5 – 10 раз количество воды в Великих озерах Северной Америки. А это, между прочим, свыше 22 тыс. кмі воды.
«Это поразительное количество воды. Наша оценка довольно консервативна, фактическое количество может быть еще больше». Комментарий Ли Яня журналу Geophysical Research Letters
Оказывается, на протяжении долгих лет вода с ледников окрестных гор, от редких дождей и из местных ирригационных систем просачивалась по капле в огромные сообщающиеся между собой полости между континентальных плит, зажавших Таримский бассейн между собой. За счет понижения почвы к центру пустыни под Такла-Маканом образовался самый настоящий бассейн, который постепенно стал заполняться. По оценкам ученых, подземные артерии настолько велики, что вода с окраин пустыни, где еще текут реки и скапливается талый снег, могла течь к центру котловины несколько тысяч лет. Во время своего путешествия к центру впадины жидкость вымывала содержащиеся в почве соли, унося их с собой в глубину земли.
Соленая вода постепенно накапливалась в кавернах, и в итоге ее количество стало напрямую влиять на условия над поверхностью земли: в небе над Такла-Маканом стал пропадать углерод. Газ, который буквально втягивало в себя подземное море, проходил через слой песчаных фильтров, насыщенных щелочью, что облегчало процесс поглощения. В итоге подземные каверны с водой стали настоящими складами растворенного углерода. По оценкам группы Ли Яня, его количество там может достигать 22 млрд. тонн в связанном состоянии.
Примечателен факт, который попутно зафиксировали исследователи. Когда команда специалистов взяла образцы воды из различных мест пустыни и проанализировала историческую скорость и объемы накопления углерода в пробе, они обнаружили газовый скачок, который соотносился с открытием Шелкового пути. Это позволило исследователям сделать вывод о том, что участие человека в углеродном цикле – явление давнее. Связано это с системами ирригации и использованием воды для орошения посевов. Сегодня, как и тысячи лет назад, для этой цели используется техническая вода, в том числе и с ледников, которая, омывая растения и просачиваясь под землю, захватывает с собой естественный углерод (результат жизнедеятельности бактерий, гниения растений и т. д.). Таким образом, можно уверенно заявить, что человек внес не меньший вклад в создание моря под Такла-Маканом, чем сама природа.
Ли Янь сформулировал парадоксальное открытие – самые засушливые места на планете, при условии их участия в глобальном процессе поглощения диоксида углерода из атмосферы, могут содержать в своих недрах огромные запасы воды. При этом шансы наличия подземных морей под пустынями или другими аномальными на первый взгляд зонами поглощения углерода, довольно высоки, так как, согласно расчетам команды, атмосфера «недополучает» около триллиона тонн углерода, который поглощается не мировым океаном и не джунглями, а чем-то другим. Собственно, пересмотр понятия пустыни и активная международная работа в деле изучения пустынного пояса Евразии, а также засушливых районов Америки и Австралии сегодня поставлены в приоритет в исследовательской группе Ли Яня.
Парниковый эффект
Открытие подземного моря под пустыней Такла-Макан, без сомнения, интересно. Но вот что делает его поистине важным, так это угроза высвобождения законсервированного газа. Как полагают исследователи, если этот углерод попадет в атмосферу планеты, всю биосферу ждут серьезные неприятности.
Сам по себе углерод не относится к ядовитым газам. Однако при повышенных концентрациях он может вызывать головные боли, снижение иммунитета, удушье и смерть. Впрочем, выброс в атмосферу даже такого большого количества углерода, которое скрыто в подземном море Такла-Макана, не приведет к глобальному вымиранию на планете. А вот к усилению парникового эффекта – вполне.
После промышленной революции и скачкообразного увеличения производства в XIX веке количество выбросов парниковых газов в атмосферу от деятельности человека резко возросло. Это закономерно привело к изменению баланса углеродного цикла и увеличению концентрации углерода в атмосфере, который, вместе с другими парниковыми газами, в итоге привел к развитию парникового эффекта. Люди должны быть бесконечно признательны лесам и океанам, так как более половины всего углекислого газа в атмосфере поглощается соленой водой и растениями. Однако увеличение количества сжигаемого угля, нефти и газа, а также вырубка лесов приводят к нарушению баланса в атмосфере. Кроме того, по данным ученых, способность Мирового океана к поглощению углерода замедляется примерно с 2000 года. Причина этого довольно проста – концентрация углекислоты в воде достигла таких показателей, при которых уже невозможно поглощение углерода из атмосферы в прежнем темпе.
«Чем больше диоксида углерода оказывается в океане, тем более кислотным он становится и тем труднее ему растворить в себе дополнительные количества СО2». Самар Хатиуала, Колумбийский университет в США.
Конечно, современные мировые потрясения, войны, бедствия и катастрофы своей остротой отвлекают внимание от других тлеющих проблем. А между тем, глобальное потепление, вызванное парниковыми газами, продолжает набирать обороты. Таяние ледников уже в ближайшем будущем грозит исчезновением ряду островных государств и отдельным городам, таким, как Венеция. Если сохранятся существующие темпы потепления, то арктический ледяной покров растает уже в течение ближайшего десятилетия. Это вызовет как экономические последствия, так и рост напряженности в районе Северного полюса. Также ученые прогнозируют увеличение количества и продолжительности засух в подверженных этому бедствию странах. К этому добавляются возросшие риски ураганов и наводнений, причем даже в местах, для которых такие явления нехарактерны. Все эти бедствия приведут к неурожаю, а неурожай – к голоду и гуманитарным катастрофам.
«В мире есть много недостающих поглотителей углерода и пустыни с водоносными горизонтами могут быть важнейшими из них. Представленное исследование – первый шаг к поиску окончательных ответов». Майкл Аллен, эколог почвы Центра биологии охраны природы в Университете Калифорния-Риверсайд.
Как отмечают специалисты, растворенный углерод надежно запечатан в геологических структурах пустыни и без постороннего вмешательства не может вернуться в атмосферу. Еще одна хорошая новость состоит в том, что парниковый газ по-прежнему продолжает поглощаться морем под пустыней, так сказать, предпринимает путешествие в один конец. То есть потенциал подземных вод еще не исчерпан. Вместе с этим активная разработка ископаемых в районе бассейна Тарим и пустыни Такла-Макан несет определенную угрозу для сложившейся подземной системы. По данным специалистов, речь может идти как о нарушении работы сложившегося веками механизма, так и о непреднамеренном высвобождении газа.
Ученые уже заявили, что намерены добиваться повышенного контроля над проводимыми геологическими работами в регионе, так как ненадлежащее качество их выполнения может привести к локальной катастрофе.
Однако с подземным хранилищем воды тоже стоит что-то делать. Как отмечает Ли Янь, подземное море может быть использовано для орошения земель, однако способ его высвобождения и адаптации к хозяйственным нуждам следует еще разработать. Не исключено, что это геологическое образование останется нетронутым и продолжит выполнять свою естественную функцию разгрузки атмосферы от парникового газа. Открытие, изучение и сохранение таких поглотителей углерода, а также оценка рисков, таящихся в них, поможет ученым составить полную картину проблемы с парниковыми газами и эффективней использовать силы и знания в борьбе с парниковым эффектом.
