В Индии вековой угольный пожар достиг температуры почти 4000 градусов и выбрасывает парниковых газов как целая страна

Под восточной Индией уже более ста лет горит один из крупнейших угольных бассейнов планеты. Пожар уничтожил огромные запасы угля, изменил ландшафт над собой и создал опасную среду, где земля трескается, проваливается и выбрасывает дым и токсичные газы прямо в атмосферу. Новое исследование показывает, что температура в некоторых частях этого подземного ада приближается к четырём тысячам градусов по Цельсию — условия, которые обычно связывают с метеоритами, входящими в атмосферу Земли, а не с горением угольного пласта.

Угольное месторождение Джхария в штате Джаркханд стало одним из самых известных районов угольных пожаров в мире. Добыча здесь началась в девятнадцатом веке, а к 1916 году появились сообщения о пожарах, горящих в угольных пластах. За десятилетия огонь распространился через взаимосвязанные подземные выработки, заброшенные галереи, трещиноватые породы и обнажённые угольные залежи. Несмотря на многочисленные попытки взять ситуацию под контроль, пожар продолжал распространяться. Сегодня он охватывает большую территорию месторождения и остаётся одним из самых устойчивых техногенных и экологических бедствий на планете.

Масштаб пожара трудно осмыслить. Под поверхностью находится сеть горящих угольных пластов, простирающихся через несколько геологических слоёв. Пожар виден не как единое пламя или единая горячая точка. Вместо этого он медленно движется через подземные запасы топлива, используя трещины и пути, созданные горными работами на протяжении поколений. По мере выгорания угля под землёй образуются полости. Эти пустоты ослабляют вышележащие породы и в конце концов вызывают обрушение участков земли. Со временем этот процесс создаёт крупные дымоходообразные структуры, которые могут тянуться от глубоких слоёв под землёй до самой поверхности.

Окаменевшее стекло и расплавленная порода

Эти провальные структуры стали предметом последнего исследования. Изучая активные горные районы, исследователи обнаружили провальные жерла диаметром до десяти метров. Некоторые выглядели как изолированные образования, разбросанные по ландшафту, в то время как другие встречались группами. Более мелкие структуры, как правило, содержали следы сажи и копоти. Более крупные рассказали совсем другую историю. Внутри этих жерл исследователи нашли свидетельства интенсивного нагрева, включая расплавленную породу, стеклянные отложения и странные минеральные корки, не похожие ни на что, обычно связанное с обычными угольными пожарами.

Одним из самых поразительных открытий стало присутствие стеклоподобных покрытий на стенках провальных структур. Эти покрытия выглядели как тонкие серебристые слои, отложившиеся на поверхностях пород. Лабораторный анализ показал, что некоторые материалы образовались из породы, которая, по-видимому, нагрелась до точки плавления и, возможно, испарения, прежде чем остыть и сконденсироваться в другом месте системы жерла. Простыми словами, части окружающей геологии могли стать настолько горячими, что твёрдая порода превратилась в газ, а затем вновь сформировалась в стекло на более холодных поверхностях.

Одно это открытие было бы замечательным. Но исследование обнаружило ещё одну улику, указывающую на ещё более экстремальные условия. Микроскопическое исследование выявило ультратонкие железосодержащие слои с отличительными кристаллическими узорами. Эти структуры напоминали особенности, наблюдаемые на корках плавления метеоритов — внешних слоях, которые создаются, когда метеороиды испытывают интенсивное нагревание, проходя через атмосферу Земли на огромных скоростях.

Модель показала почти четыре тысячи градусов

Чтобы понять, как могли развиться такие условия, исследовательская группа создала компьютерные модели угольных пластов, окружающих слоёв породы и провальных структур, наблюдаемых в полевых условиях. Симуляции дали поразительные результаты. Согласно моделированию, самые крупные провальные структуры потенциально могут поддерживать температуры, приближающиеся к трём тысячам девятистам восьмидесяти семи градусам Цельсия при определённых условиях.

Эта цифра экстраординарна. Большинство вулканической лавы извергается при температурах ниже тысячи трёхсот градусов Цельсия. Сталь плавится примерно при полутора тысячах градусов Цельсия. Температура кипения кварца, одного из основных минералов, присутствующих в песчанике, составляет примерно две тысячи двести тридцать градусов Цельсия. Температуры, приближающиеся к четырём тысячам градусов, относятся к категории тепла, редко встречающегося за пределами специализированных промышленных процессов или экстремальных природных явлений.

Геологические данные, по-видимому, согласуются с этими прогнозами. Исследователи нашли признаки обширного пирометаморфизма — процесса, при котором порода изменяется под воздействием интенсивного тепла. Они также обнаружили большое количество паралавы — породы, образующейся при плавлении окружающего геологического материала из-за подземного горения угля. В некоторых местах расплавленный материал тек через полости, прежде чем остыть в стеклянные массы и затвердевшие структуры. Эти отложения представляют собой физическую запись тепловых условий, которые когда-то существовали внутри провальных жерл.

Выбросы масштаба целой страны

Последствия выходят далеко за рамки необычной геологии. Каждая провальная структура действует как путь, соединяющий подземный пожар с атмосферой над ним. Горячие газы, образующиеся при горении, поднимаются через эти жерла, вынося тепло, загрязняющие вещества и парниковые газы из земли. Чем крупнее становится структура, тем эффективнее она может функционировать как дымоход.

Угольные пожары производят широкий спектр выбросов. Углекислый газ — самый очевидный, но также могут выделяться метан, оксиды азота, соединения серы, токсичные металлы и многочисленные опасные органические химикаты. Многие из этих веществ имеют серьёзные экологические последствия и последствия для здоровья. Сообщества, живущие вблизи многолетних угольных пожаров, часто сообщают об ухудшении качества воздуха, респираторных проблемах и загрязнении близлежащих земель и водных ресурсов.

Новое моделирование показывает, что сами провальные структуры могут играть гораздо большую роль в выбросах, чем признавалось ранее. Согласно исследованию, одно десятиметровое провальное жерло может быть связано со сгоранием более двухсот семидесяти двух тысяч тонн угля. Оценочный объём выбросов парниковых газов составил примерно семьсот три миллиона тонн углекислого газа в эквиваленте.

Эти цифры сразу привлекают внимание, потому что они сопоставимы с годовыми выбросами целых стран. Даже с учётом неопределённости в модельных допущениях, оценочный масштаб огромен. Множество провальных структур, разбросанных по одному квадратному километру территории, затронутой пожаром, давали сходные общие суммы выбросов. Результаты показывают, что эти жерла могут представлять собой основные ворота, через которые парниковые газы выходят в атмосферу.

Тепловой удар

Исследователи также изучили роль самого тепла. Огромное количество тепловой энергии непрерывно выделяется подземным пожаром. Эта энергия в конце концов попадает в атмосферу через радиацию, конвекцию и движение горячих газов. При пересчёте в эквивалентное воздействие парниковых газов с использованием установленных методологий тепловой вклад добавляет десятки миллионов тонн углекислого газа в эквиваленте к общему экологическому бремени.

Когда все оценочные воздействия были объединены, включая прямые выбросы, диффузные выбросы и тепловые эффекты, полученная цифра приблизилась к семистам сорока девяти миллионам тонн углекислого газа в эквиваленте ежегодно. Авторы отметили, что это почти вдвое превышает уровень выбросов парниковых газов, зарегистрированный для Соединённого Королевства в 2023 году.

Такие цифры помогают объяснить, почему угольные пожары всё чаще привлекают внимание исследователей в области окружающей среды. В отличие от электростанций, фабрик или транспортных средств, подземные угольные пожары работают непрерывно и часто остаются в значительной степени невидимыми для внешнего мира. Они могут гореть десятилетиями, столетиями или даже тысячелетиями, если топливо остаётся доступным. После того как они разгорелись, их чрезвычайно трудно потушить.

Столетний пожар продолжается

Пожар в Джхарии демонстрирует эту проблему в огромном масштабе. Спустя более ста лет после его первого документального подтверждения пламя продолжает распространяться на новые территории. По некоторым оценкам, более миллиарда тонн угольных запасов уже стали недоступными из-за пожара. Большие участки месторождения остаются затронутыми подземным горением, нестабильностью грунта и продолжающейся деградацией окружающей среды.

Человеческая цена не менее значительна. Целые сообщества живут над горящей землёй. Поверхностные трещины могут появляться без предупреждения. Здания повреждены оседанием грунта. Дороги и инфраструктура сталкиваются с постоянным риском из-за смещения рельефа. В некоторых районах жители были переселены из соображений безопасности, но многие люди остаются в непосредственной близости от активных зон пожара.

Горные работы сталкиваются с собственными проблемами. Рабочим приходится работать на участках, где температура может стать опасно высокой, а подземные условия постоянно меняются по мере распространения огня. Провальные структуры усложняют добычу, а горящие угольные пласты могут сделать ценные запасы недоступными. Пожар стал одновременно экологической проблемой и экономическим препятствием.

Что делает новые выводы особенно тревожными, так это возможность того, что самая интенсивная активность может происходить вне поля зрения. Провальные структуры, изученные в ходе исследования, дают лишь беглый взгляд на гораздо более крупную подземную систему. Если моделирование верно, некоторые жерла могут функционировать как экстремальные термические реакторы, способные генерировать температуры, редко ассоциируемые с горением угля.

Столетний пожар под Джхарией продолжает развиваться. Новые провальные структуры образуются по мере того, как старые остывают и становятся неактивными. Свежие пути открываются сквозь породу. Тепло, газы и загрязняющие вещества продолжают двигаться к поверхности. Подземный огонь пожирает новое топливо, оставляя после себя ландшафт, преобразованный одним из самых долгоживущих пожаров на Земле.