Начиная с 1970-х годов, с самого момента обнаружения утончения озонового слоя над Антарктидой, там часто проводятся измерения профиля озона несколькими разными методами. А именно, с помощью зондов. Фото: NOAA
После 2000 года энтузиазм сми к дилемме разрушения озонового слоя резко свалился. Можно даже сказать, пропал совсем. Но сама неувязка разрушения озонового слоя никуда не делась.
Разрушение его идет как никогда активно, и озоновые дыры просто «пляшут» по планетке. В особенности же они полюбили Европу: по частоте возникновения глубочайших (до 50–60% утрат озона) дыр Западная Европа занимает сейчас 2-ое место в мире после Антарктиды! Любопытно, что для собственного возникновения дыры нередко «выбирают» торжественные даты. В 1-ый денек 1998 года над Прибалтикой слой озона утончился практически на 70%, а в последнее католическое Рождество его очевидно недоставало на Швецией и Норвегией.
Разумеется, что, не считая отмеченной Нобелевской премией 1995 года «фреоновой» догадки, строго приспособленной к антарктическим условиям, нужно находить и дискуссировать другие теории, способные разъяснить причину появления озоновых дыр в Европе. По последней мере одна такая теория уже есть — это водородная концепция разрушения озонового слоя. Она исходит из догадки, что в качестве головного неприятеля стратосферного озона выступают глубинные газы Земли — водород и метан.
Водород озону неприятель
Механизм водородного разложения озона был открыт ещё в 1965 году и к истинному времени отлично исследован. Главная роль в их принадлежит группе гидроксила ОН-, образующейся при содействии молекул водорода, метана и воды с атомарным кислородом. Эти ионы достаточно интенсивно «разваливают» молекулы озона, выступая в качестве катализатора водородного цикла разложения озона, который может быть представлен последующими реакциями:
OH + O3 = HO2 + O2,
HO2 + O3 = OH + 2 O2,
Результат: 2 O3 = 3 O2.
Всего цикл насчитывает более сорока реакций и всегда прерывается образованием воды по схеме
OH + HO2 = H2O + O2,
OH + OH = H2O + O.
Откуда водороду взяться в атмосфере, тоже полностью понятно: выделения этого газа и метана из глубин Земли — парадокс, отлично узнаваемый геологам, изучающим планетарную дегазацию. Только этот парадокс почему-либо никогда не учитывался спецами в области химии атмосферы при рассмотрении вероятных обстоятельств разрушения озонового слоя.
Спутниковые наблюдения океанического дна позволяют довольно точно определять местопребывания разрывов земной коры (рифтов) и возраст пород поблизости их. Иллюстрация: NOAA
Легкие газы водород и метан, выделившиеся из недр на земную поверхность, стремительно подымаются до стратосферных высот, где интенсивно реагируют с озоном. Вода, получившаяся в итоге таковой реакции, на стратосферных высотах леденеет с образованием стратосферных туч. Наличие потоков водорода, метана, также многих других газов, идущих из-под земли, издавна уже доказано неоднократными инструментальными измерениями. В 80-е годы прошедшего века академиком Алексеем Александровичем Маракушевым была сформулирована догадка, что главным хранилищем планетарного припаса водорода является жидкое ядро Земли. Процесс кристаллизации твердого внутреннего ядра ведет к отгонке водорода во внешнюю внешную зону водянистого ядра, на границу с мантией.
Те же самые инструментальные измерения позволили найти и важную особенность глубинной дегазации. Истечение газов неравномерно во времени и происходит в главном (в сотки раз больше, чем в других областях планет) в рифтовых зонах, расположенных на гребнях срединно-океанских хребтов. Явное совпадение основных озоновых аномалий и рифтовых зон служит весомым аргументом в пользу водородной концепции.
Небезопасные зоны
Всем отлично понятно, что более сильное и нередкое разрушение озоновый слой испытывает над Антарктикой. Но конкретно тут срединно-океанские хребты (рифты) очень сближаются и соединяются в единый Циркумантарктический рифт — соединяются (обращаем на это повышенное внимание!) своими южными секторами, где по данным геофизических исследовательских работ мантия более нагрета и дегазация более активна. Таким макаром, Антарктида — это участок планетки, над которым суммируются более обильные потоки восстановительных флюидов, а атмосфера подвержена наибольшей в земных критериях продувке природными озоноразрушающими газами. Вот поэтому эффект разрушения озонового слоя тут проявлен более очень.
Произнесенное выше подтверждается «звездной» формой озоновых аномалий над Антарктикой. На картах аномалий, приобретенных орбитальными обсерваториями, отлично видно, что лучи «озоновых звезд» проецируются на южные окончания океанских рифтовых зон. Пока нет другой теории, способной разъяснить этот парадокс. Отмахнуться же от него как от случайности нельзя, потому что антарктические «озоновые звезды» зафиксированы не один раз. Обычно они появляются в конце октября — начале ноября.
Принципно принципиальные для водородной концепции результаты относительно озоновых аномалий в Северном полушарии были получены в Центральной аэрологической обсерватории Росгидромета. Тут были проанализированы все ряды наблюдений мировой наземной сети озонометрических станций с целью выявления тех из их, где более нередко регились пониженные значения ОСО. В итоге проведенных исследовательских работ установлены три более устойчивых озоновых минимума Северного полушария — о. Исландия, Красноватое море, Гавайские острова. Несложно увидеть, что все нареченные пункты очень удалены от промышленных районов, но являются активными центрами вулканизма. Они отличаются насыщенной современной вулканической деятельностью, которая сопровождается потоками озоноразрушающих газов. Принципиальная особенность этих центров — очень высочайшие дела изотопов гелия 3He/4He, что показывает на глубинную природу газовых потоков.
Ещё более показательно рассредотачивание озоновых аномалий над территорией Рф. На карте центров озоновых аномалий, появившихся над Россией и сопредельными территориями с ноября 1991-го по 2000 год, показаны центры таких аномалий. Они группируются в несколько ясно различимых кластеров — Урало-Каспийский, Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский, Сахалино-Индигирским… Какой-то из них размещен над северо-западом европейской части Рф и его можно было бы именовать Беломоро-Балтийским либо Скандинавским. Отмечу, что для составления этой карты было применено более сотки карт среднемесячного недостатка ОСО, составленных в ЦАО Росгидромета.
Геофизические спутники, следящие за хим составом атмосферы, позволили следить такую «дыру» над Европой 20 декабря 2007 года. Иллюстрация: NASA
Не считая того, нереально не увидеть, что в каждой из групп центры распределяются повдоль меридиана. Почему так происходит, тоже сходу станет ясно, если наложить на эту карту другую — на которой показаны области, где в различное время и различными способами были зафиксированы завышенные потоки глубинных газов. Эти области размещаются повдоль так именуемых субмеридиональных разломов, и поблизости каждого из их обнаружены водородно-метановые источники — на Кольском полуострове, вокруг оз. Байкал, в кимберлитовых трубках Якутии, на Урале, в Прикаспии, на плато Устюрт
Настолько же явны геологические адреса озоновых аномалий Западной Европы. Нередко они появляются над Рейнско-Ливийской рифтовой зоной, протягивающейся от грабена Осло в Швеции до Северной Африки. А вот центры представленных выше «Новогодней» аномалии 1998 года и «Рождественской» 2007-го могут быть связаны с рифтовой зоной Ботнического залива Балтийского моря.
Фактор времени
Есть разъяснение и для неравномерности выбросов газов в атмосферу и во времени. А ведь их мощность может периодически возрастать в миллионы раз! Причина же — в сейсмической активности либо галлактических «влияниях». Под последними предполагается, сначала, гравитационное воздействие Луны и Солнца, которое уменьшает давление на жидкое ядро, главный планетарный резервуар водорода, также принуждает «шевелиться» внутренне жесткое ядро снутри водянистого, что также содействует усилению дегазации.
Принятая «фреоновая» догадка связывает озоновые аномалии со сменой сезонов в Антарктиде. Ею предлагается такая последовательность событий. В зимнее время из-за сильных холодов в стратосфере Антарктиды образуются полярные стратосферные облака. Хлорсодержащие фреоны, попавшие сюда в итоге общего смешивания атмосферного воздуха, разрушаются на ледяных частицах и выделяют свободный хлор, который вмерзает в микрольдинки. Весной (к северу от экватора в это время осень) с поступлением солнечного света и тепла стратосферные облака тают, освобождается хлор, который активно разрушает озон. Утончение озонового слоя над Антарктидой и по правде обнаруживает такую закономерность. В этом смысле пророчество фреоновой теории верно. Но анализ тыщ спутниковых карт планетарного поля ОСО указывает, что усиление разрушения озонового слоя в конце осени-начале зимы происходит фактически по всей планетке синхронно. Разъяснить это нобелевская догадка уже не может принципно.
Но конкретно временная неоднородность указывает предсказательную силу другой догадки. Непрерывный ряд пятиминутных записей наибольших ежесекундных измерений подпочвенной концентрации водорода в Хибинском массиве, проведенный в 2007 году при содействии исследователей Геологического института Кольского научного центра РАН в городке Апатиты, показал периодичность в её изменении. Основной период оказался связанным с дневным вращением Земли (другими словами он был близок к 24 часам). Ясно выявились периоды в 7,2 и 13,9 суток, приходящиеся на моменты смен лунных фаз. Обнаруженные временные закономерности дегазации прямо указывают на зависимость этого процесса от гравитационного воздействия галлактического окружения на Землю. С этой точки зрения осенняя общепланетарная синхронность в разрушении озоносферы в различных местах земного шара значит усиление глубинной дегазации, связанное с приближением Земли к точке перигелия на околосолнечной орбите.
По одной из гипотез основная причина излишка водорода в атмосфере — чисто био. А именно, много метана выделяют термитники. Фото (Creative Commons license): Franco Caruzzo
Тривиальная слабость?
У водородной концепции разрушения озонового слоя, в свою очередь, есть свои слабенькие места. Главные из их выражаются в форме 2-ух вопросов: 1) Может ли выделяться из геологических структур достаточное количество озоноразрушающих газов, чтоб разъяснить все наблюдаемые явления? 2) Могут ли эти газы подняться в стратосферу, где максимальна концентрация озона?
По правде, два года вспять в журнальчике Nature была размещена статья Фрэнка Кепплера (Dr. Frank Keppler), наделавшая много шума. В ней доказывалось, что толика биогенное атмосферного метана существенно превосходит долю техногенного. По его оценкам, метан, образующийся на поверхности болот и рисовых полей, в желудках домашнего скота и жильях термитов, выбрасывается в количестве 500 Тг раз в год (1 Тг = 109 г = 106 т). Но самые умеренные оценки эндогенной (глубинной) составляющей водородно-метанового потока в атмосферу на основании соотношений изотопов углерода дают 2500–3000 Тг/год, значение в 5–6 раз большее. Высочайшие, близкие к обозначенным оценки потоков глубинного метана дают и подсчеты, выполненные в академических институтах Физики Земли и Динамики геосфер.
Но метану и водороду недостаточно просто оказаться над поверхностью земли — чтоб появлялись описываемые явления, им нужно достигнуть нижних слоев стратосферы, где сосредоточены главные припасы озона. Многие исследователи считают, что это нереально, так как газы при подъеме очень разбалтываются потоками ветра. Не считая того, некие оппоненты водородной концепции, считают, что прорыв всех газов в стратосферу за пределами внутритропической зоны неосуществим. В современной научной литературе есть разные численные расчеты и модельные построения, по-разному отвечающие на эти вопросы.
Решающую роль был должен сыграть опыт. Эту задачку полностью мог бы решить мониторинг выделения водорода в узнаваемых центрах дегазации, с тем, чтоб установить корреляцию меж выбросом водорода и падением содержания озона над данной территорией. Синхронность этих процессов — усиления водородной дегазации и падения общего содержания озона должна означать правоту водородной концепции. На компанию таковой проверки ушло пару лет.
Цель опыта была достигнута в 2005 году. Водородный датчик, установленный при помощи кольских геологов в Хибинских горах, издавна узнаваемых насыщенными выделениями метана и водорода, в полнолуние 26—27 апреля показал значимые пики концентрации водорода (см.: Сывороткин В. Л. Экспериментальное доказательство водородной концепции разрушения озонового слоя Земли // Система земля. Материалы ХIII научного семинара. М., 2005. С. 265–267). В эти же деньки важное понижение ОСО было зафиксировано на озонометрической станции Мурманск. Ту же озоновую аномалию над Кольским полуостровом «увидел» и южноамериканский галлактический спутник «EarthProbe». С методологической точки зрения это значит, что конкретно в апреле 2005 года «водородная» догадка разрушения озонового слоя стала теорией.
В анонсе статьи применено фото Image Science & Analysis Laboratory, NASA Johnson Space Center
Владимир Сывороткин
