Природный водород из глубины земли может стать важным строительным блоком для устойчивой энергетической системы будущего, но в настоящее время все еще сложно предсказать, где и на какой глубине находятся его повышенные концентрации. Результаты нового исследования, проведенного на кафедре геологии Венского университета, могут облегчить такие прогнозы в будущем. Так называемые «волшебные круги» — круглые участки с поврежденной растительностью — могут быть полезными индикаторами. Это связано с тем, что эти «волшебные круги» оседают из-за просачивания природного водорода, сообщает Рhys Оrg.
Согласно исследованию, чем глубже находится источник водорода под землей и чем выше его давление, тем больше «волшебный круг» на поверхности Земли. Исследование недавно было опубликовано в журнале Geology .
Во многих частях света — от Восточно-Европейского кратона в России до США, Бразилии, Намибии и Австралии — на поверхности Земли можно найти загадочные круглые впадины, практически лишенные растительности. Эти так называемые «волшебные круги» обычно имеют ширину в сотни метров и глубину в несколько метров.
Лишь около десяти лет назад стало ясно, что «круги фей» выделяют природный водород и, таким образом, указывают на подземные источники водорода. Однако до сих пор не удалось объяснить, почему они оседают, и может ли их размер дать представление о глубине или объёме источника водорода.
Но именно эта информация важна для энергетической отрасли : благодаря своему практически незначительному углеродному следу природный водород считается перспективным устойчивым источником энергии в будущем.
«Но прежде чем проводить дорогостоящее бурение, нам нужно понять, как образуются круги фей, насколько велики могут быть залежи и насколько глубоко нужно бурить», — объясняет Мартин Шёпфер с кафедры геологии Венского университета, сотрудник NiMBUC Geoscience.
Исследование, возглавляемое Шёпфером, с помощью геомеханического компьютерного моделирования смогло объяснить, почему поверхность Земли проседает в «кругах фей», выделяющих водород. Согласно исследованию, причиной этого является взаимодействие потока газа и воды с почвой (осадком) в двухфазном процессе.
Было высказано предположение, что рыхлые отложения, такие как песок или глина, с порами, насыщенными грунтовыми водами, залегают над твердыми породами. Если газ — водород — попадает в этот осадочный слой из точечного источника, он частично вытесняет воду, которая затем просачивается на поверхность. Водород также просачивается сквозь землю, и измененная газовая смесь может повредить растительность. Кроме того, поверхность Земли несколько приподнята.
«Можно сказать, что осадок поднимается подобно суфле, но здесь действуют геомеханические процессы, а при суфле — химические», — говорит Шёпфер. Когда поток водорода прекращается во второй фазе, давление газоводяной смеси в пустотах осадка падает, что приводит к его уплотнению. Почва сжимается и проседает, словно оседающее суфле», — описывает геолог.
С помощью компьютерного моделирования было изучено взаимодействие глубины и давления газа в источнике с деформацией осадочных пород. Результаты оказались ошеломляющими: диаметры и глубины оседания смоделированных «кругов фей» практически идеально соответствуют природным структурам, обнаруженным в таких регионах, как Россия, Бразилия и Австралия.
Чем больше "круги фей", тем глубже источник водорода. Согласно этому утверждению, диаметр и глубина «кругов фей», скорее всего, напрямую связаны с давлением и глубиной источника газа.
«Эти результаты — настоящий прорыв, — подчеркивает Бернхард Граземанн, заместитель заведующего кафедрой геологии. — Таким образом, волшебные круги могут в будущем служить естественными указателями для поиска подземных источников водорода — потенциально неисчерпаемого и экологически чистого источника энергии».
Однако прежде чем результаты можно будет применить на практике, необходимо провести многочисленные дополнительные исследования природных «кругов фей», подчеркивает Мартин Шёпфер.
«Например, моделирование с различными типами почв или пульсирующими выбросами газа , а также полевые исследования недр, которые могли бы показать, что химические реакции также могут растворять твердый материал и, таким образом, частично отвечать за проседание», отмечает ученый.
Изображение: phys.org
