Водень називають новим паливом для «чистої» енергетики, яка обіцяє скоротити викиди парникових газів. Промисловість давно зацікавлена у водневих двигунах, але не всі способи виробництва екологічні. Ідея шукати газ у земній корі приваблива, але де є багаті родовища? Вчені з ЄС та США знайшли відповідь за допомогою моделювання масштабних тектонічних процесів. У природі водень утворюється кількома способами. Наприклад, при розкладанні органіки чи розщепленні молекул води під впливом розпаду радіоактивних елементів у надрах Землі. Потоки природного H2 зафіксовані у багатьох місцях планети. Так, у Малі діють пілотні проекти, які використовують водень із невеликого природного резервуару в осадових породах.
Дослідники під керівництвом Франка Звана із Центру наук про Землю Геймгольця GFZ (Німеччина) розробили метод пошуку родовищ водню, що базується на моделюванні тектоніки плит. За їхніми даними, потенційні «гарячі точки» для утворення газу розташовуються у гірських хребтах, де мантійні розплави піднімаються близько до поверхні. Результати цієї роботи
опубліковані в журналі Science Advances.
Великі обсяги H2 утворюються при взаємодії мантійних порід із водою у вузькому температурному вікні. Під впливом розчинів одні мінерали замінюються іншими — із групи серпентину. Звідси назва процесу – серпентинізація. Принагідно вивільняється водень, який може накопичуватися в пластах-пастках. Для серпентинізації необхідно, щоб речовина з мантії піднімалася на поверхню, тому що на цьому шляху є вода. Процес займає мільйони років. На Землі це відбувається в рифтових зонах — глибоких розломах, що розколюють сушу, або, навпаки, при закритті рифту, коли в місці зіткнення континентальних плит зростають гірські ланцюги.
Вчені змоделювали всі стадії тектоніки плит — від розриву континенту та утворення океану, до його схлопування та підняття гір. Вони простежили, скільки мантійної речовини виходить до поверхні під гірськими ланцюгами і коли ці породи можуть контактувати з водою за сприятливих для серпентинізації температур. Моделювання показало, що найкращі умови складаються при піднятті гір, аніж закладці рифтів.
За оцінкою авторів, у гірських хребтах на рік утворюється у 20 разів більше водню, ніж у рифтах. Там є відповідні породи-резервуари, такі як пісковики. У рифтових басейнах під час серпентинізації їх, найімовірніше, немає. Це підтверджують виходи природного H2 у французьких Піринеях. Підвищений вміст цього газу зазначено у Західних Альпах. На Кавказі свердловина, пробурена за радянських часів, постачала газ протягом кількох місяців. Всі ці місця розташовані на заході пояса альпійської складчастості, який, на думку авторів, є найбільш перспективним для розвідки на водень.
