Исследователи CSIRO и их коллеги обнаружили, что вода в порах песчаника сначала разделяет газовые карманы, а затем помогает запустить их быстрое смешивание. Работа основана на лабораторном наблюдении за образцом породы диаметром 6 миллиметров. Её результаты опубликованы 13 ноября 2026 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Как вода меняет движение газов

С помощью четырёхмерной рентгеновской визуализации команда проследила за газом и водой внутри песчаника. Поры в образце имели ширину около 100 микрометров. Сначала породу заполнили водой и криптоном, затем ввели азот. Криптон служил заменителем природного газа, а азот — водорода.

Вода разделяла газы разного состава в соседних порах. Когда газовые области соединялись, газ быстро вытеснял воду, и смешивание шло резкими всплесками. Это отличается от плавного непрерывного процесса, который предполагают стандартные модели.

Исследователи также наблюдали, как небольшие изолированные карманы газа медленно обмениваются компонентами через окружающую воду. Этот процесс называют созреванием Оствальда. По данным CSIRO, при хранении водорода такой обмен с природным газом может снизить чистоту газа, который удастся извлечь. Существующие модели этого процесса не учитывают.

Представим две соседние поры с разными газами, разделённые водной плёнкой. Пока карманы не соединены, вода не даёт газам смешаться. Когда связь возникает, газ вытесняет воду, и состав меняется быстро. Это условное пояснение механизма, а не отдельный опыт исследователей.

Эксперимент провели на лабораторном образце, а не в подземном хранилище промышленного масштаба. Прямые измерения чистоты водорода в месторождении не проводились: вместо него использовали азот, а вместо природного газа — криптон. Следующий этап, по данным CSIRO, — перенести наблюдения за отдельными порами в модели крупных подземных резервуаров.

Результаты описаны в материале CSIRO на Tech Xplore. Для подготовки научной публикации доступна редакционная помощь с научной статьёй.

Схема показывает, как вода разделяет газовые карманы в порах песчаника и как после их соединения начинается быстрое смешивание.

Фото: Magda Ehlers / Pexels