В 2012 году научный мир столкнулся с загадкой, которая, казалось бы, противоречила здравому смыслу: метан, второй по значимости парниковый газ в атмосфере Земли, рос гораздо медленнее, чем ему полагалось. С начала промышленной революции его концентрация удвоилась, но в последние тридцать лет, несмотря на ускоренную индустриализацию развивающихся стран, рост числа автомобилей и увеличение поголовья скота, кривая содержания СН4 почти вышла на плато. Куда исчезал лишний метан? Два коллектива учёных взялись за поиски ответа — и пришли к выводам, которые взаимно исключали друг друга, внеся ещё больше смятения в ряды специалистов.

Невидимый ускоритель парникового эффекта

Метан — бесцветный газ без запаха, но его роль в климатической системе планеты трудно переоценить. Каждая молекула СН4 удерживает тепло в атмосфере как минимум в 20 раз эффективнее, чем молекула углекислого газа. Источников у него множество: болота всех климатических зон, оттаивающая вечная мерзлота Заполярья, залитые водой рисовые поля, угольные шахты, негерметичные газопроводы и, конечно, более миллиарда голов крупного рогатого скота по всему миру, чьи отрыжки и навоз выделяют метан в огромных количествах. Логика подсказывала: чем активнее человечество сжигает топливо, добывает уголь и выращивает рис, тем больше метана должно поступать в воздух. Но приборы говорили об обратном.

Ледяные архивы и след этана

Группа из Калифорнийского университета в Ирвайне подошла к проблеме с изящной косвенной методикой. Вместо того чтобы напрямую измерять метан, они анализировали содержание этана — газа, который почти всегда сопутствует метану при добыче и транспортировке ископаемого топлива. Этан проще обнаружить, а его соотношение с метаном достаточно постоянно, чтобы по первому судить о втором. Пробы воздуха учёные извлекли из природных «климатических архивов» — слоёв спрессованного снега в ледниках Гренландии и Антарктиды. Так они восстановили динамику выбросов в северном и южном полушариях за последние шестьдесят лет.

Вывод калифорнийцев оказался однозначным: замедление роста метана целиком объясняется изменениями в энергетической отрасли. Компании, эксплуатирующие газопроводы, стали лучше следить за трубами и быстрее устранять утечки. Угледобывающие предприятия перестали выпускать рудничный газ в атмосферу, а начали улавливать его и продавать — ведь метан, помимо всего прочего, ценное сырьё. Если его сжигать, образуется дополнительный углекислый газ, но в пересчёте на парниковый эффект такая замена всё равно выгоднее. Сельское хозяйство и природные источники, по мнению ирвайнских исследователей, не играли в этой истории заметной роли.

Азиатский рис и смена удобрений

Прямо противоположную картину нарисовала команда климатолога Фу Мин Кая из Сингапура. Они обратили внимание на изотопный состав метана: газ из трубопроводов и шахт имеет одну изотопную «подпись», а газ, поднимающийся над рисовыми полями, — совсем другую. Анализ изотопов указал на то, что основной вклад в замедление роста внесли именно рисовые чеки. Крестьяне в Азии, по мнению сингапурцев, изменили технологию возделывания риса: органические удобрения — навоз и птичий помёт — всё чаще заменяются химическими, а поля стоят залитыми водой не так долго, как раньше. Метан на рисовых полях производят бактерии, живущие в почве под слоем воды. Чем быстрее вода уходит, тем короче жизнь этих микроорганизмов и тем меньше газа они выделяют. Получалось, что роль энергетики в загадке метана ничтожна, а весь эффект создали азиатские рисоводы.

Эксперты в замешательстве

Две работы, опубликованные в журнале Nature, поставили научное сообщество перед дилеммой. Калифорнийцы утверждали: всё дело в ископаемом топливе, сельское хозяйство ни при чём. Сингапурцы настаивали: всё дело в рисе, а энергетическая отрасль незначима. Профессор Мартин Хайманн, научный директор Института биохимии им. Макса Планка в Иене, не занял определённой позиции, но отметил, что данные, собранные обеими группами, «частично устарели» и содержат неточности. Он предложил заново проанализировать весь массив информации и лишь потом делать выводы. Австралийский климатолог Пол Фрейзер назвал обе работы «убедительными», но предположил, что сингапурцы, вероятно, преждевременно отвергли роль природного газа и горнодобывающей промышленности.

Единственное, в чём сошлись все участники дискуссии, — антропогенный фактор. В основе изменений концентрации парникового газа лежит человеческая деятельность, но какая именно её ветвь сыграла решающую роль, оставалось неясным.

Спутник над загадкой

Для окончательного выяснения вопроса требовались более точные измерения и комплексные компьютерные модели. Надежды возлагались на немецко-французский научно-исследовательский спутник «Мерлин», запуск которого планировался на 2014 год. На борту аппарата, летящего на высоте 650 километров, предполагалось установить лазерную измерительную аппаратуру, способную 50 раз в секунду посылать сигналы и определять концентрацию метана в атмосфере. Технология, первоначально разработанная для вертолётов и уже помогавшая искать утечки на газопроводах, должна была выйти на глобальный уровень. Возможно, именно «Мерлин» смог бы рассудить спор двух научных школ и объяснить, куда же всё-таки подевался метан.

История эта — яркий пример того, как даже в эпоху спутников и суперкомпьютеров простой, казалось бы, вопрос о судьбе одного газа может поставить учёных в тупик. И пока данные не сойдутся в единую картину, загадка метана будет напоминать о том, сколь многого мы ещё не знаем о собственной планете.