Молодые ученые ТПУ вернулись из 40-суточной международной арктической экспедиции на борту научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» в моря Восточной Арктики. Они изучали минералого-геохимическую специфику донных осадков и механизмы формирования химического состава вод в арктических морях, проводили радиоизотопные исследования для выявления разгрузки подмерзлотных грунтовых вод, исследовали особенности молекулярного состава органического вещества в зонах эмиссии метана.
В состав научной группы от Томского политеха вошли Алексей Рубан, Юлия Моисеева, Дарья Пургина, Дарья Воробьева, Елена Ворожейкина, Сергей Пластун и Елизавета Клеванцева. По словам доцента отделения геологии Алексея Рубана, одной из важных задач стало исследование донных осадков. Образцы ученые получали с помощью специального оборудования — мультикорера, предназначенного для взятия проб донных осадков в ненарушенном состоянии. Пробы отбираются в виде кернов при помощи пластиковых трубок, которые вдавливаются в грунт. Таким образом ученые получают образцы цилиндрической формы длиной до 5,5 метра с глубин моря от 12 до 500 метров.
Подобных кернов было отобрано 55. При этом они включают в себя порядка 1 000 – 1 500 проб, так как каждый образец разрезается послойно с интервалом в 1 см. Каждый слой содержит в себе информацию об условиях осадконакопления на определенном этапе геологического развития территории. Образцы разделили и заморозили прямо на борту исследовательского судна. Теперь томским политехникам предстоит начать изучать их послойно в лабораторных условиях.
Основной упор при отборе проб был сделан на участки моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря, где происходит выход метана со дна в водную толщу.
«Это локальные области, поэтому довольно сложно точно попасть мультикорером или дночерпателем именно в место выхода метана. Во время этой экспедиции нам впервые удалось получить пробы непосредственно из метанового сипа рядом с дельтой реки Лена. Сип был открыт более десяти лет назад, но до сих пор отобрать в этой области «метановый» осадок не удавалось», — поясняет Алексей Рубан.
Визуально пробы донных осадков из сипов отличаются от обычных прежде всего насыщенным черным цветом и ярко выраженным запахом сероводорода, что является следствием процессов анаэробного окисления метана и бактериальной сульфатредукции.
«В этих осадках формируются специфичные аутигенные минералы, например, магнезиальный кальцит, фрамбоидальный пирит, гипс и другие. Изучая изотопный состав углерода в карбонатах, мы можем понять, какой тип метана (термогенный, биогенный или их смесь) участвовал в их образовании, и оценить его источники.
Так как активность метановых сипов характеризуется временной изменчивостью, наличие ассоциации карбонатных и сульфидных минералов может быть косвенным признаком того, что на данном участке в прошлом происходила разгрузка метана. Таким образом, изучая минералогический и геохимический состав донных осадков, отобранных за пределами активных сипов, а также горных пород древних осадочных бассейнов, мы можем увидеть маркеры метановой разгрузки», — говорит ученый.
Исследования проб будут включать изучение аутигенных (образовавшихся непосредственно в донных осадках) и терригенных (привнесенных в донные осадки с суши) минералов, а также химического состава осадков, в том числе повышенного или пониженного содержания геохимических элементов.
«Например, донные осадки, подверженные влиянию метана, как правило, характеризуются повышенным содержанием молибдена. И по этому признаку мы также сможем выявлять участки метановых выходов, сейчас неактивных», — подчеркивает доцент ТПУ.
Экспедиция, в которой приняли участие томские политехники, была посвящена исследованиям биогеохимических, биологических и геодезических последствий деградации подземной и наводной мерзлоты российского сектора Арктики. Основной задачей экспедиции, которую возглавлял профессор ТПУ, заведующий лабораторией арктических исследований Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения РАН, член-корреспондент РАН Игорь Семилетов, стало изучение нарушения баланса цикла углерода и пресноводного стока в арктические моря как основных драйверов климатической системы.
Экспедиция собрала исследователей из морских институтов РАН, ведущих российских вузов, в том числе ТПУ, и Стокгольмского университета — всего 69 ученых из десяти стран мира.
Справка:
В ТПУ под руководством профессора Игоря Семилетова ведется масштабный научный проект «Сибирский арктический шельф как источник парниковых газов планетарной значимости: количественная оценка потоков и выявление возможных экологических и климатических последствий». На его поддержку политехники получили гранты правительства РФ и Российского научного фонда.
Основная теория ученых заключается в том, что из-за таяния подводной мерзлоты происходят крупные выбросы парникового газа метана в атмосферу Земли. Эти выбросы могут оказывать существенное влияние на климатические изменения планетарного масштаба. Для подтверждения этой теории был проведен целый ряд комплексных экспедиций в арктические моря России.
Предыдущая экспедиция была в октябре 2019 года. На борту исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» ученые 35 суток работали в морях Восточной Арктики. Экспедиция обнаружила мощный выброс метана в акватории Восточно-Сибирского моря. Общая площадь газового фонтана составила от четырех до пяти квадратных метров.
Информация предоставлена пресс-службой ТПУ
