Учени, които изследват възможностите за нова „златна треска“ на океанското дъно, се натъкнаха на неочаквана опасност.

Изследователи от Геоложката служба на САЩ (USGS) предупреждават, че някои минерали от океанските дълбини могат да се самозапалят, след като бъдат извадени на повърхността.

Точно това се случва през 2022 г. с две проби от скали, съдържащи метални сулфиди, взети от дълбоководното океанско дъно.

При последвалата реакция температурата надхвърля 100 °C, а минералите в пробите се окисляват напълно.

Резултатите са представени в научното списание Scientific Reports. Публикацията е предоставена за достъп още преди окончателната редакционна обработка, за да могат новите научни данни да достигнат по-бързо до обществеността.

Според Геоложката служба на САЩ става дума за „потенциална опасност, която заслужава специално внимание, ако започне добивът на масивни сулфидни залежи от морското дъно“.

„Отделянето на топлина при екзотермични реакции в масивните сулфидни залежи на морското дъно досега не е било изследвано. Подобни реакции обаче могат да доведат до внезапно възникване на пожари на борда на кораби“, предупреждават авторите на изследването.

Неочаквано откритие в океанските дълбини

Пробите, които впоследствие се самозапалват, са събрани през 2022 г. по време на експедиция на Геоложката служба на САЩ в падината Есканаба. В проучването участват още Бюрото за управление на океанските енергийни ресурси (BOEM) и Националната администрация за океански и атмосферни изследвания на САЩ (NOAA).

Дистанционно управляваният подводен апарат Jason на Океанографския институт „Уудс Хоул“ взема минерална проба от дъното на падината Есканаба през 2022 г. Снимка: ROV Jason / Woods Hole Oceanographic Institution.

Падината Есканаба се намира в изключителната икономическа зона на САЩ, край границата между щатите Орегон и Калифорния. В този район подводната хидротермална активност е довела до образуването на находища, богати на мед, цинк и желязо.

С помощта на дистанционно управляван подводен апарат учените събират 57 скални проби от четири района на падината.

В повечето от тях металните сулфиди са основен компонент.

Изненадата настъпва по-късно в лабораторията. При подготовката на пробите учените първо ги изсушават чрез замразяване и сублимация, а след това ги раздробяват. В хода на тази обработка две от пробите се самозапалват.

Дълбоководният добив крие неподозирани рискове

Откритието, че скали от океанското дъно могат да се възпламенят, след като бъдат извадени на повърхността, идва в момент, когато интересът към дълбоководния добив на полезни изкопаеми нараства.

Международният орган за морското дъно (ISA) вече е предоставил договори за проучване на сулфидни находища в два подводни хребета – Северния Средноатлантически хребет и Югозападния Индийски хребет.

Реален добив там все още не е започнал, но новите резултати показват защо бъдещите операции трябва да бъдат планирани с особено внимание.

Сулфидните находища са привлекателни за минната индустрия, защото могат да съдържат ценни метали, сред които злато, сребро, мед и цинк.

Оказва се обаче, че част от тези минерали могат и да се самозапалват.

Близък план на дребнозърнеста проба от масивни сулфидни залежи на морското дъно, заснета под ултравиолетова светлина. Някои от минералите светят вследствие на флуоресценция. Снимка: Peter Pearsall / USGS.

Едно от възможните обяснения за подобни реакции е свързано с процесите, протичащи в океанските дълбини.

Натрупването на големи количества седименти може да създаде условия за образуване на нефтени вещества под въздействието на хидротермалната активност.

Те могат да останат затворени сред металните сулфиди и след изваждането им на сушата да предизвикат самонагряване.

Учените откриха причината: нестабилен минерал, който реагира с кислорода

Ейми Гартман, океанограф от Геоложката служба на САЩ и главен научен ръководител на експедицията в падината Есканаба, разглежда минерална проба с лупа. Снимка: Peter Pearsall / USGS.

„Новото изследване показва, че някои масивни сулфидни скали от морското дъно имат физични и химични свойства, които ги карат да реагират по съвсем различен начин от сходните минерални залежи, добивани на сушата“, посочват от Геоложката служба на САЩ.

За да разберат защо точно тези скали са се самозапалили, изследователите сравняват минералния и химичния състав на пробите, събрани през 2022 г., както и поведението им при промяна на температурата.

Първоначалните предположения за участие на катранени или нефтени вещества не се потвърждават.

Вместо това анализите показват, че самозапалилите се проби са съставени предимно от нанокристален марказит.

Този минерал е разновидност на железния сулфид и се отличава с особена нестабилност при контакт с кислород.

Нагряването и механичните въздействия, като разчупване, раздробяване и смилане, могат да осигурят необходимата енергия за започване на окислителна реакция.

А когато марказитът започне да се окислява, отделената при реакцията топлина може да доведе до допълнително нагряване на материала.

Дистанционно управляван подводен апарат взема две минерални проби от дъното на падината Есканаба. Снимка: ROV Jason / Woods Hole Oceanographic Institution.

Какво означава това за бъдещето на подводния добив?

Резултатите не означават, че всяка скала на океанското дъно, съдържаща марказит, е опасна. Те обаче насочват вниманието към риск, който досега не е бил достатъчно проучен и който може да повлияе върху бъдещите стандарти за безопасност в дълбоководната минна индустрия.

„Ако започне добивът на масивни сулфидни залежи от морското дъно, извадените на повърхността скали ще попаднат в среда, коренно различна от тази, в която са се намирали. Те ще бъдат изложени на кислород, както и на промени в температурата, налягането и влажността“, обясняват от Геоложката служба на САЩ.

„Всички тези фактори могат да повлияят върху реакциите на сулфидните минерали и върху количеството топлина, което те отделят.“

Но опасностите, свързани с дълбоководния добив, далеч не се изчерпват с безопасността на хората и оборудването.

Много природозащитници се опасяват, че тази нова индустрия може да нанесе пореден, а потенциално и решаващ удар върху уязвимите океански екосистеми, които и без това са подложени на сериозен натиск.

Ако не бъдат взети необходимите предпазни мерки, последствията могат да се окажат опасни в съвсем буквалния смисъл на думата.

Изследването е публикувано в научното списание Scientific Reports.