Киву – одно из самых глубоких и странных озёр Африки – находится на границе Руанды и Демократической Республики Конго. Рифтовое происхождение наделило озеро Киву уникальными характеристиками, которые делают его привлекательным в качестве объекта как научного, так и потенциально коммерческого интереса.
Озеро Киву входит в комплекс Великих Африканских озёр. Рифтовая долина, в которой образовался необычный водоём, постепенно расширяется, провоцируя вулканическую активность и углубляя озеро. Сегодня при площади около 2700 км2 максимальная глубина Киву достигает 480 метров, однако оно совершенно не похоже на другие пресные водоёмы с аналогичной глубиной. Обычно при охлаждении верхних слоёв водоёма вследствие понижения температуры воздуха или притока талых вод холодная, плотная вода «тонет», и к поверхности поднимается более тёплая и менее плотная вода из глубины. Данный вид теплообмена, известный как конвекция, характерен для подавляющего количества глубоких озёр: именно из-за него вода на поверхности всегда теплее, чем на глубине.
Обстоятельства формирования озера Киву привели к «блокировке» конвекционных процессов, одарив его неожиданными и даже опасными свойствами. Тектоническая и вулканическая активность в зоне Восточно-Африканской рифтовой долины провоцирует не только углубление озера, но и появление в его глубинах горячих источников. Из этих источников в нижний слой озера Киву попадает горячая вода, углекислый газ и метан. К подобным условиям жизни приспособились некоторые микроорганизмы, которые потребляют некоторую долю углекислоты и выделяют метан в качестве продукта жизнедеятельности.
В норме подобные газы постепенно растворяются в воде и испаряются, в малых дозах попадая в атмосферу. Однако постоянно растущая глубина озера Киву привела к образованию чрезмерного давления, которое сдерживает передвижение газов и их выход в атмосферу. Как следствие, в тёмных глубинах уникального водоёма сформировался чрезвычайно плотный слой из смеси воды, углекислого газа и метана. Кроме того, в этом слое задерживаются минералы из горячих источников и осадочные породы, которые способствуют повышению солёности воды и, как следствие, её плотности.
По словам аквафизика Альфреда Вюэста, подобное расслоение сохраняется в толще озера Киву на протяжении тысяч лет, поскольку, исходя из анализа образцов воды на разных глубинах, между этими слоями практически отсутствует сообщение. Учёные считают, что столь длительное насыщение глубинных вод углекислым газом и метаном и чрезвычайно выраженная стратификация водоёма превратили его в бомбу замедленного действия. Примерно в 2250 километрах от Киву лежит яркий пример подобной «бомбы» в действии – озеро Ньос. 21 августа 1986 года оно стало эпицентром лимнологической катастрофы – спонтанного выброса огромного объёма углекислого газа. Гигантское ядовитое облако растекалось по горным склонам, убивая всё на своём пути. В тот день в близлежащих деревнях от удушья погибли не менее 1700 человек.
Эксперты предполагают, что Киву может спровоцировать ещё более экстремальную лимнологическую катастрофу. Причиной тому не только размеры данного водоёма: Ньос в 1800+ раз меньше него по площади и примерно в два раза мельче. Во время лимнологического извержения на озере Ньос вокруг него жили около 14 тысяч человек, а в непосредственной близости от Киву проживают миллионы людей. К тому же дополнительные опасения вызывает тот факт, что, помимо углекислого газа, в глубинах озера сконцентрированы огромные объёмы метана. Потенциальные масштабы лимнологической катастрофы на озере Киву – вовсе не теоретическое предположение. Исследователи обнаружили свидетельства как минимум нескольких аналогичных происшествий: последнее из них случилось примерно 3500-5000 лет назад. К такому выводу учёные пришли после изучения образцов осадочного керна.
Существуют несколько сценариев событий, способных спровоцировать лимнологическую катастрофу. По мнению учёных, причиной выброса газа в озере Ньос стал мощный оползень, который нарушил границы между разными по плотности слоями воды и привёл к уменьшению давления, удерживавшего газы у дна водоёма. Скорее всего, даже крупный оползень не приведёт к лимнологическому извержению в озере Киву – прежде всего из-за его размеров и глубины. Впрочем, в его случае спровоцировать выброс сможет сильная сейсмическая активность. Мощное землетрясение вполне может привести к образованию глубинных волн, которые разрушат строгую стратификацию озера и смешают разные по плотности пласты воды. Не менее реалистичным вариантом развития событий может послужить чрезмерное насыщение воды газами. В такой ситуации новая порция углекислого газа и метана из одного из подводных источников станет последней каплей, которая стремительно вытеснит гигантский пузырь газов в атмосферу.
Кроме того, существует риск пробуждения лимнологического извержения вследствие активности близлежащих вулканов. К счастью, учёные оценивают этот риск как довольно малый. В 1948 году извержение вулкана Китуро вскипятило озеро, заживо сварив обитающую в нём рыбу. Оно не спровоцировало выброса газов, потому местные жители, избежав катастрофы, с удовольствием поедали варёную рыбу. Извержение вулкана Ньирагонго в 2002 году также не нарушило стратификации озера: даже довольно внушительное количество лавы и пород не смогло достигнуть глубинных слоёв водоёма. Моделирование вулканической активности как в близлежащих массивах, так и на дне озера Киву также показало, что подобных событий недостаточно, чтобы спровоцировать выброс газов.
Отдельного внимания достоин сценарий, связанный с глобальными климатическими изменениями. Как минимум один эпизод лимнологического извержения в истории озера Киву учёные объяснили экстремальной засухой. В результате засухи испарение верхних слоёв воды стало достаточно интенсивным, чтобы давление всей водной массы на слой газов значительно уменьшилось, и газы стремительно вошли в атмосферу. Кроме того, пониженный уровень воды делает Киву более подверженным выбросу газов из-за сильного дождя. Поскольку насыщенные газами пласты воды оказываются ближе к поверхности водоёма, напора дождя и смываемых им осадочных пород может оказаться достаточно, чтобы перемешать разные по плотности слои воды. По мнению учёных, данный сценарий наиболее актуален, так как уже сегодня мы может наблюдать эпизоды более интенсивных осадков, разделённых длительными периодами засухи.
Какой бы ни была причина лимнологической катастрофы, её потенциальные последствия весьма однозначны. Огромные плотные облака углекислого газа и метана вытеснят кислород из воздуха на многие километры вокруг озера, приводя к смерти всего живого в пределах поражённой территории. Кроме того, в зависимости от объёма метана, который высвободится в атмосферу, может произойти возгорание и даже взрыв. Впрочем, новая катастрофа не станет для учёных сюрпризом: уже несколько лет исследователи пристально наблюдают за изменениями концентрации газов в разных слоях озера Киву, а также отслеживают любую сейсмическую и вулканическую активности в близлежащих районах. В 2001 году на озере Ньос стали использовать специальную установку для дегазации воды, чтобы предупредить новую катастрофу. Она выкачивает углекислый газ со дна озера и выпускает его в атмосферу в безопасных объёмах. Возможность размещения подобных установок рассматривалась и для Киву, однако учёные нашли альтернативу.
Вюэст и его коллеги отмечают, что с 1974 по 2004 год концентрация углекислого газа увеличилась на 10%. Однако ещё большие опасения вызывает прирост количества метана на 15-20% за тот же промежуток времени. С повышением концентрации газов на дне озера Киву растёт и риск катастрофы, однако существует возможность обратить риск в пользу. Всё тот же газ, способный спровоцировать масштабную экологическую катастрофу, может стать источником энергии для всего региона. В 2008 году правительство Руанды запустило пилотную программу по добыче метана и его использованию в качестве природного топлива. Вскоре программу расширили, инициировав экспорт газа.
Ещё более крупная программа по дегазации озера Киву под названием KivuWatt стартовала в 2015 году. Огромный насос, размещённый на специально оборудованной барже, выкачивает насыщенную газами воду с глубин водоёма и извлекает из неё метан. По трубопроводу газ попадает на станцию, где его сжигают для производства электроэнергии. Другие насосы возвращают на дно озера углекислый газ, концентрация которого пока что не представляет угрозы для окружающей среды. Для жителей близлежащих населённых пунктов KivuWatt является основным источником электроэнергии: по окончании реализации проекта эта электростанция сможет вырабатывать до 100 МВт. При масштабах озера Киву подобные меры по дегазации не устранят риск лимнологической катастрофы, однако даже незначительное его снижение даёт ценное время для развития новых эффективных методов.
