Nowa przyczyna rozpadu hydratów metanu w Arktyce

Po wielu latach obserwacji w regionie arktycznym uczeni rosyjscy odkryli, że Wschodni Syberyjski Szelf Kontynentalny jest jednym ze źródeł największych emisji metanu (CH4) na Ziemi. Przyspieszają one globalne ocieplenie i zaburzają równowagę węglową planety.

Metan przedostaje się do atmosfery w wyniku rozkładu hydratów (in. klatratów) związków krystalicznych powstających z gazu i wody w niskiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Gromady tych kryształów przypominają masę lodową, którą można traktować jako gaz w stanie stałym. Jednostka objętości hydratu zawiera od 160 do 180 jednostek objętości CH4. Klatraty gazowe powstały tysiące lat temu w sprzyjających warunkach naturalnych. Ich rozpad na gaz i wodę (czyli „rozmrażanie”) następuje, gdy środowisko nie sprzyja już ich trwałemu istnieniu.

Przyczyną uwalniania metanu z osadów dennych Wschodniego Syberyjskiego Szelfu Kontynentalnego jest właśnie destabilizacja hydratów gazowych podwodnej zmarzliny. Naukowcy ze Skoltechu (Politechnika w Tomsku) i Pacyficznego Instytutu Oceanologicznego (Dalekowschodni Oddział Rosyjskiej Akademii Nauk) wykazali jako pierwsi, że klatraty zaczynają ulegać rozkładowi nawet w warunkach utrzymującego się zlodowacenia, gdy wchodzą w kontakt z roztworami soli (wodą morską). Wynikiem swojego badania podzielili się 21 maja 2019 r.

Przeprowadziliśmy eksperymenty skoncentrowane na interakcji między zamarzniętymi skałami zawierającymi starożytne hydraty metanu a roztworami soli, w warunkach temperatur ujemnych o różnych wartościach. Odkryliśmy, że migracja soli do zlodowaceń intensyfikuje dysocjację klatratów i przyspiesza ich rozmrażanie, powiedział Jewgienij Szuwilin, Główny Badacz w Centrum Odzyskiwania Węglowodorów. Naukowcy objaśnili tym samym nową przyczynę emisji CH4 opisanych w serii badań geofizycznych i biogeochemicznych (Szakowa i in., Nature Communications, 2017).

Podwodne strumienie metanu

Rosyjscy i szwedzcy naukowcy ustalili, że warstwa podmorskiej wiecznej zmarzliny na Wschodnim Syberyjskim Szelfie Kontynentalnym topnieje szybciej, niż przewidywano. Informację o rezultacie analizy przekazała 8 sierpnia 2017 r. Politechnika w Tomsku. W latach 1982-1983 Instytut Badań nad Wieczną Zmarzliną, syberyjska filia Rosyjskiej Akademii Nauk, wywiercił cztery szyby i na podstawie danych, które uzyskano, dowiedzieliśmy się, iż tempo pionowej degradacji tamtejszej podmorskiej zmarzłoci wynosiło w ciągu ostatnich 30 lat < 18 centymetrów rocznie (średnio 14 centymetrów), czyli jest ono dziesięć razy szybsze, niż oczekiwano, podał serwis prasowy uczelni. W oparciu o nowe wyniki, uzyskane dzięki kompleksowej biogeochemicznej, geofizycznej i geologicznej analizie przeprowadzonej w latach 2011-2016, możemy stwierdzić, że na niektórych obszarach szelfu wschodniosyberyjskiego warstwa permafrostu rozrzedziła się i osiągnęła strefę stabilności hydratów, której zniszczenie może doprowadzić do potężnych emisji pęcherzyków metanu, poinformowała Natalia Szakowa, profesor Wydziału Badań Geologicznych. Obserwacje wykazały, iż ilość CH4 emitowanego z osadów dennych we wschodnich wodach Arktyki może wahać się od miligramów do setek gramów na metr kwadratowy dziennie, w zależności od stanu warstwy zlodowacenia. Prowadzi to do dwukrotnego i czterokrotnego wzrostu koncentracji atmosferycznego metanu nad powierzchnią wody. Badacze zidentyfikowali również inną przyczynę zwiększających się emisji CH4 do wody i powietrza. Na płyciznach góry lodowe i duże fragmenty kry orzą dno morskie – tworząc rowy o głębokości od 4 do 6 metrów, docierają do warstw gazowych i uwalniają metan.

Kanał Santa Barbara

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB) dokonali analizy przeobrażenia klimatu lodowcowego na międzylodowcowy, które rozpoczęło się około 630 000 lat temu. Okazało się, że początkowa zmiana dokonała się w zaledwie 50 lat. Jednym z najbardziej oszałamiających rezultatów naszego dochodzenia jest natychmiastowe ocieplenie powierzchni morza, wyjaśnił James Kennett, emerytowany profesor Wydziału Nauk o Ziemi UCSB i współautor badania opublikowanego 31 października 2015 r. w Paleoceanography. Podczas zmiany o wartości ponad 7°C wzrost o 4-5°C nastąpił na samym początku. Gwałtownemu ociepleniu towarzyszyło jednoczesne uwolnienie metanu. Ten konkretny epizod jest ściśle związany z destabilizacją klatratów gazowych na dnie oceanu, powiedział Kennett. Zamrożone formy CH4 topnieją, gdy rośnie temperatura lub maleje ciśnienie wody. Zmiany poziomu morza także burzą stabilność hydratów. Piękno zapisów paleoklimatycznych z Dorzecza Santa Barbary polega na tym, że w istocie pozwalają one na wyjątkowo wierne określenie tych zależności, podkreślił profesor.

Ocieplenie klimatu w kredzie doprowadziło do ogromnych emisji metanu z hydratów zalegających na dnie morza. Fakt ten jest tym bardziej niepokojący, że obecne ocieplenie przebiega znacznie szybciej. Wyprawa badawcza na wyspę Ellefa Ringnesa w kanadyjskiej Arktyce natknęła się na zdumiewającą liczbę ujść CH4 w osadach z okresu kredowego. Są to zwały węglanowe, które tworzą się w miejscach podmorskiego wycieku metanu. Na 10 000 kilometrów kwadratowych oceanicznego dna zlokalizowano ich ponad 130. Powstały one w bardzo krótkim odstępie czasowym na początku globalnego ocieplenia w kredzie. Zdestabilizowane hydraty uwolniły nagle dużą ilość CH4, która podniosła temperatury Ziemi. Ustalenia z ekspedycji opisanej 7 kwietnia 2017 r. w Biuletynie Amerykańskiego Towarzystwa Geologicznego potwierdzają, iż dzisiejsze obawy dotyczące podobnej emisji są w pełni uzasadnione.

Międzynarodowe badanie zamieszczone w grudniu 2016 r. w prestiżowym czasopiśmie Palaeoworld zawarło ostrzeżenie, które zostało zignorowane przez media. Globalne ocieplenie wywołane uwalnianiem dwutlenku węgla może być katastrofalne, napisali w streszczeniu autorzy. Jednakże uwalnianie CH4 z hydratów może być apokaliptyczne. Praca pt. Hydrat metanu: Zabójcza przyczyna największego wymierania planetarnego podkreśla fakt, iż najważniejszą zmienną wielkiego wymierania permskiego, które miało miejsce 250 milionów lat temu i zabiło ponad 90% ziemskich gatunków, był rozpad klatratów metanu.

Najbardziej wszechstronny raport na temat ocieplenia Wszechoceanu, opublikowany we wrześniu 2016 r. przez Międzynarodową Unię Ochrony Przyrody (IUCN) stwierdził, że ocieplające się wody mogą uwolnić z dna morskiego miliardy ton zamrożonego metanu, który ugotowałby powierzchnię planety. Może to nastąpić nawet jeśli emisje gazów cieplarnianych zostaną drastyczne zredukowane, gdyż widoczne ich skutki pojawiają się z około 10-letnim opóźnieniem. Skala ocieplenia oceanu jest naprawdę oszałamiająca – liczby są tak duże, że większość ludzi ma trudność z ich zrozumieniem, napisali badacze. To, czego jesteśmy świadkami, wyprzedza naszą zdolność do poradzenia sobie z zachodzącą zmianą, przyznał Dan Laffoley, doradca morski IUCN i jeden z głównych autorów analizy.

W latach 2014-2018 globalne emisje metanu skoczyły co najmniej o 50%.

Jeśli uzna Pani/Pan moją pracę za wartościową i zasługującą na symboliczne wsparcie, proszę rozważyć możliwość zostania moim Patronem. Dziękuję.

Wpisy powiązane tematycznie.

Oprac. i tłum. exignorant

Reklamy
Ten wpis został opublikowany w kategorii Klimat. Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.