Водородное дыхание Земли

В земной атмосфере находится около 2,5 миллиарда тонн водорода, который улетучивается в космос по 95 тысяч тонн в год. Источник восполнения «космических потерь»

 – водородная дегазация Земли в различных проявлениях.

Водородный баланс планеты

Ещё академик Вернадский считал: «Наши представления о термодинамических и химических условиях глубин нашей планеты заставляют нас видеть в них среды, благоприятные для существования водородистых тел. Здесь активность химических реакций уменьшается, кислород быстро “сходит на нет”, начинают всё более и более преобладать металлы типа железа, и, по-видимому, растёт количество водорода. В то же самое время температура и давление повышаются. Всё это должно привести к сохранению в этих глубинах водо­родистых соединений, и в том числе растворов водорода в металлах».

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 12 октября 2020 года № 2634‑р утверждён план мероприятий («дорожная карта») по развитию водородной энергетики до 2024 года, направленный на увеличение производства и расширение сферы применения водорода в качестве экологически чистого энергоносителя, а также вхождение страны в число мировых лидеров по его производству и экспорту.

Идею существования месторождений водорода и целесообразности его добычи много лет отстаивали россий­ские учёные В. И. Вернадский, В. Н. Ларин, С. Н. Глазьев, В. Л. Сывороткин и многие другие. Радует, когда происхо­дит событие, к которому один из авторов статьи призывал ещё пять лет назад (см. «Водород – топливо будущего»[1]). Однако лишь после того, как два года назад началась разведка водородных месторождений в Австралии, Роснедра РФ наконец-то признали водород природным ископаемым 23 марта 2022 года.

Уже не вызывает сомнений: водород – глубинный газ планеты. В 70‑х годах ХХ века В. Н. Ларин предложил гипотезу гидридного ядра Земли, содержащего сверхсжатый водород[2].

Водородная дегазация планеты – явление выделения водорода в смеси с другими флюидными газами (чаще всего углеводородами, гелием и радоном) в рифтовых зонах, при извержениях вулканов, из разломов земной коры, кимберлитовых трубок, некоторых шахт и скважин. Во многих случаях землетрясения тектонического происхождения сопро­вождаются увеличением содержания водорода в воздухе на территории эпицентра и прилегающих площадях.

Как видно из схемы водородной дегазации, до поверх­ности Земли глубинный водород доходит в виде углеводородов, воды и газа Н₂.

Литосфера, как плотный слой оксидов, является сложнопреодолимым барьером, препятствующим выхо­ду водорода на поверхность. При поисках и разработке месторождений следует учитывать три типа пород, не про­пускающих водород: вулканические, солевые купола и тонкозернистые угольные сланцы. В результате под «куполами» из таких пород происходит накопление газа, он вступает в химические реакции с прочими веществами, что сопровождается дополнительным выделением тепла. Скорее всего, именно наличие водорода делает астеносферу (наиболее пластичный слой верхней мантии планетарного ядра. – Ред.) квазижидкой средой. Полученные методом сейсмотомографии данные свидетельствуют о том, что на глубине около 100 километров над астеносферой формируются многочисленные очаги землетрясений и фикси­руется подъём флюидного и расплавленного материала.

«Блюдца» и «ведьмины круги»

В зонах выхода водорода в рельефе Земли образуются весьма характерные «структуры проседания», по форме напоминающие «блюдца», диаметры которых варьируются от нескольких метров до нескольких километров.

«До сих пор наши работы проводились на Русской платформе. Однако, судя по космическим снимкам, аналогичные структуры присутствуют на всех континентах. И особенно широко они представлены на восточном побережье США. Американцы обнаружили эти образования в 30‑х годах прошлого века, тщательно исследовали их на протяжении многих десятилетий, но так и не смогли установить причину образования этих загадочных структур, вошедших в литературу под термином Carolina Bays. По нашему мнению, причина та же – струйная дегазация водорода из глубинных зон планеты» (В. Ларин, Н. Ларин, «Сланцевый газ в свете водородной дегазации Земли»).

В мире с 2011 года существует и эксплуатируется водородная скважина Бугу‑1 возле Буракебугу, Мали, с выходом 98 процентов водорода.

Австралия в ноябре 2021 года приняла водородное законодательство, распространившее национальную систему регулирования добычи нефти и газа на водород. Сейчас выдано уже несколько десятков лицензий на гео­логоразведку и пробное бурение скважин для добычи ископаемого первородного газа.

Ещё одно необычные явление, связанное с выходом водорода, – образование «ведьминых кругов», полосок более сочной и высокой травы по границе окружности. Они особенно хорошо заметны на сухих участках земли. Интенсивный рост растений в кольцах не связан с особенностями грунта или подземными источниками воды, но вполне объясним выходом водорода. Причём газ, проходя через плодородный слой, разрушает длинные молекулы чернозёма, обесцвечивая почву. В интенсивных местах выхода первородного газа наблюдается проседание грунта и образование водоёмов.

«На космических снимках хорошо видны “кольцевые структуры проседания”: они проявляются в виде светлых колец и кругов в местах выходов водородных потоков и струй. И особенно чётко они видны в чернозёмной зоне… Оказалось – истекающий водород уничтожает чёрную гумусовую органику (самую ценную часть чернозёма). В чернозёмах гумуса восемь-десять процентов – это длинные органические молекулы сложного состава. Их длина обеспечивается химическими связями атомов углерода друг с другом. Но когда они попадают в среду с водородом, то водородные атомы встраиваются между атомами углерода, длинные молекулы расщепляются на более короткие, которые оказываются летучими газами, и улетают. Чёрный почвенный слой осветляется и становится светло-серым или бежевым. Разумеется, при этом резко снижается его продуктивность. Можно видеть брошенные поля, на которых агрономы потеряли всякую надежду что-либо вырастить» – утверждают гео­логи В. Ларин, Н. Ларин.

После долгой зимы газ скапливается под промёрзшим слоем почвы и прорывается на поверхность, образуя кучи рыхлой земли, похожие на муравейники, за которые их часто принимают.

Более значительные объёмы газов скапливаются под слоем вечной мерзлоты, образуя бугры пучения.

Карстовые пещеры

Проходя через известняковый слой, водородный поток вступает в экзотермическую реакцию обмена, образуя соединения кальция, воду и углекислый газ. Благодаря этому получаются значительные карстовые провалы и воронки вертикальной формации.

Это происходит не за миллионы лет, как нас пытаются убедить геологи. Иногда процесс «разъедания» водородом известняковых структур происходит, в зависимости от интенсивности потока газа, буквально на глазах удивлённых людей!

«Водород (в буквальном смысле “рождающий воду”) непременно будет продуцировать ювенильную воду, которая должна быть тёплой (из-за геотермического градиента) и подкисленной разнообразными кислотами. Но такая вода весьма охотно “съедает” карбонаты, и таким образом карст может быть быстрым явлением (“быстрым” в рамках продолжительности человеческой жизни, а не геологического времени)», – утверждают геологи В. Ларин и Н. Ларин в работе «Плюсы и минусы выхода водорода на Русской платформе».

Вот наглядные примеры:

Круглые озёра

Подобные провалы и взрывные воронки постепенно заполняются водой, образуя глубокие озёра, иногда без питающих их внешних источников. На нашей планете существует множество округлых глубоких озёр, образованных выходами водорода. И это не следы мифических войн прошлого и «атомных» бомбардировок древних цивилизаций!

Коралловые атоллы

Можно предположить, что некоторые округлые глубокие лагуны океанических атоллов обязаны своим появлением водороду, рвущемуся на поверхность.

Согласно официальной версии, формирование атолла является результатом постепенного разрушения вулкана. Может, в каких-то случаях это и так. Но не кажется ли странным, что в результате водной эрозии значительно более плотные вулканические породы уходят на глубину иногда более 100 метров, оставляя нетронутой хрупкую известняковую корону? Гораздо логичнее, если выходящие на поверхность потоки газа растворяют известняковые структуры и образуют лагуны округлых форм.

Рифтовые зоны

Рифтовые зоны, и особенно срединно-океанические хребты, – самые сильные источники дегазации планеты, так как это области, где отсутствует базальтовый слой, а магматические очаги сквозь вулканические отложения напрямую через «чёрные и белые курильщики» выходят в океан, образуя зоны расширения Земли (cм. статью «Земля под нами расширяется!»).

Ледяные круги

На ледяной поверхности Байкала периодически появляются большие кольцевые образования диаметром в несколько километров. Образование кругов связано с выбросами природного горючего газа (метана и водорода) из рифтовой зоны Байкала. Летом в таких местах из глубины на поверхность поднимаются пузыри, а зимой образуются «пропарины» диаметром от полуметра до сотен метров, где лёд очень тонкий или вообще отсутствует.

Стратосферные облака

Профессор В. Л. Сывороткин в своих работах доказал, что глубинный водород, попадая в атмосферу, достигает озонового слоя (30 километров) и, вступая в реакцию О3 + 3Н2 = 3Н2О, образует озоновую дыру и кристаллики льда, которые мы наблюдаем в виде красивейших перламутровых и серебристых облаков.

Вулканы

Грязевые вулканы – геологические образования, представляющие собой отверстия или конусообразные возвышения с кратерами на поверхности Зем­ли, из которого периодически извергаются грязевые массы и газы, иногда вместе с водой и нефтью. Что является ярчайшим примером водородной дегазации.

При любом извержении вулкана 50–80 процентов газа – это водяной пар, и объёмы его колоссальны! Учёные уверяют, что это грунтовые воды, но тогда под средним вулканом должно быть море, а под супервулканом – подземный океан! Всё больше учёных склоняются к выводу, что эта вода образуется в самих вулканах путём сгорания водорода. Тогда становятся понятны и энергия вулканических процессов, и их взрывной характер.

Геологи давно обратили внимание на выходы газа из земли через глубинные разломы литосферы. Обычно их определяли, улавливая выделение гелия. В природе существуют два изотопа. He3 – продукт исключительно реакций синтеза, который невозможно получить в ре­зультате химических или ядерных реакций. Общепринято, что это изотопы, сохранившиеся в недрах планеты со времён образования Солнечной системы из вещества сверхновой звезды. Но гораздо проще выходы He3 можно объяснить протеканием реакций синтеза в ядре нашей планеты (см. статью «Реакции синтеза – источник вну­тренней энергии Земли»[3]). Изотоп He4 – радиогенный, возникающий при распаде ядер урана и тория.

Первый – сосредотачивается в зонах разломов на границе континентальной и океанической коры. Здесь его содержание в тысячу раз выше, чем в породах материков. Данное смещение изотопных отношений свидетельствует о том, что газ идёт из мантии. Вместе с гелием оттуда поднимается и скапливается водород. Объём выброшенного за одно извержение силикатного расплава редко превышает 0,5 кубического километра, тогда как объём газа в сотни и тысячи раз больше объёма твёрдой фазы. Ещё в 1964 году А. Риттман говорил, что вулканы следует рассматривать прежде всего как структуры дегазации планеты.

Очевидно, что процессы окисления газа при его выходе на поверхность полностью изменяют его первичный глубинный состав, приводя к формированию вторичных продуктов, возникающих при сгорании водорода и метана. Газы, нагретые от 200° до 1000°С, состоят из соляной и плавиковой кислот, нашатыря, поваренной соли. В низкотемпературных газах преобладают сероводород, сернистый газ, углекислота – все они являются продуктами вторичных химических реакций с участием водорода.

Действительно, например, газ вулкана Этна состоит из СН₄ – 1,0 %, СО2 – 28,8 %, СО – 0,5 %, Н₂ – 16,5 %, SO₂ – 34,5 %, остальное приходится на азот и инертные газы. Вклад вулканов Курильской дуги в содержание водорода в атмосфере оценивается приблизительно в 100 тонн водорода в год.

В вулканах Гавайских островов в кратерных лавовых озёрах часто возникает «большое пламя» (large flame) высотой до 180 метров – это горит водород. Под вулканами находятся столбы пластичного нагретого вещества (мантийные плюмы), поднимающиеся к поверхности с границы жидкого ядра, они содержат водород ядра Земли. Тепловая энергия при этом выделяется и в процессе молекуляризации водорода: Н + Н = Н₂ + Q, и при окислении газа, с образованием паров воды в жерловинах вулканов: 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + Q.

Другие проявления дегазации Н₂

Встречаются зоны водородного обогащения и на нефтегазовых месторождениях. В Швеции при бурении скважины Гравберг‑1 глубиной 6770 метров ниже четырёх километров отмечено существенное повышение содержания водорода. «Газят» и участки литосферы. Так, в шахтном газе глубоких подземных выработок Хибин повышено содержание водорода. Например, кимберлитовая трубка «Удачная» в республике Саха-Якутия, ежедневно выбрасывает наружу до 100 тысяч кубометров газа. Очевидно, образование алмазов происходит также в водородной среде. (Подробно в статье «Алмаз карбонадо – ценнейший полупроводник будущего»[4]).

Безопасность шахтёров

Постоянная проблема взрывоопасности существует в шахтах, особенно угольных. И без признания и понимания процессов водородной дегазации взрывы в шахтах неизбежны. Глубинный Н₂, достигая угольного пласта, частично взаимодействует с его породой, образуя метан (СН₄). Так как самое современное оборудование измеряет в основном содержание метана в атмосфере шахты, водородная опасность не берётся в расчёт. Полагаю, что датчики водорода, как первичного газа, сберегут многие жизни шахтёрам.

Аспекты водородной дегазации Земли

Свершилось! Водород признан полезным ископаемым на территории России. Человечество обязательно должно учитывать в своей хозяйственной деятельности дегазацию водорода из глубин планеты. Это необходимо делать перед строительством любых объектов. Пока только в России учитываются выходы водорода при эксплуатации АЭС.

Первенство в открытии водородного дыхания планеты принадлежит нашим учёным. Было бы крайне обидно закупать на Западе технологии и машины, работающие на энергоносителе будущего экономического уклада. Почему бы России, вслед за гиперзвуком, не сделать качественный скачок в добыче и применении самого энергетически ёмкого и экологичного из топлив?

Применение водорода как топлива будущего уже в серийных автомобилях, экспериментальных поездах, самолётах и ракетах неизбежно приближает нас к водородной эре!

Игорь ДАБАХОВ, Сергей КАЛУГИН

Источник: НиР № 3, 2023

[1] https://www.tart-aria.info/vodorod-toplivo-budushhego

[2] Подробнее об этом в статье «Земля под нами расширяется!», «НиР» № 12, 2022.

[3] https://idabahov.ru/d1-80-d0-b5-d0-b0-d0-ba-d1-86-d0-b8-d0-b8-d1-81-d0- b8-d0-bd-d1-82-d0-b5-d0-b7-d0-b0-d0-be-d1-81-d0-bd-d0-be-d0-b2-d0-bd-d0-be-d0-b9-d0-b8-d1-81-d1-82-d0-be-d1-87-d0-bd-d0-b8-d0-ba/

[4] https://www.tart-aria.info/?p=25914