Ten metan przyspieszy ocieplenie, które w związku z tym przyspieszy uwalnianie metanu, na przykład
W tym czasie dinozaury zniknęły na 10 milionów lat, na biegunach nie było znacznego lodu, nawet wcześniej, a zatem na dnie oceanów zgromadzono znacznie mniej metanu niż
Przejście z paleocenu do eocenu, 55,8 miliona lat temu, było naznaczone najszybszym i znaczącym zaburzeniem klimatycznym kenozoiku. Nagłe wydarzenie spowodowało globalne ocieplenie, prowadzące do Maksimum termiczne paleoceńsko-eoceńskie (PETM), związane ze zmianami w cyrkulacji oceanicznej i atmosferycznej, wyginięciem wielu otwornic bentosowych oraz rozległym obrotem fauny ssaków lądowych, który zbiegł się w czasie z pojawieniem się wielu głównych współczesnych rzędów ssaków.
Wydarzenie to spowodowało wzrost temperatury na świecie o około 6°C w ciągu zaledwie 20 000 lat, przy równoczesnym podniesieniu się poziomu mórz w miarę ocieplenia wszystkich oceanów1. Stężenie dwutlenku węgla (CO2) w atmosferze wzrosło, co doprowadziło do wzrostu poziomu lizokliny. Anoksja niektórych głębokich wód mogła odegrać rolę w wymieraniu morskim. Zdarzenie to jest związane ze spadkiem izotopu δ13C, który miał miejsce w dwóch krótkich okresach (około 1 lat). Jest to niewątpliwie konsekwencją odgazowywania klatratów (złóż „lodu metanowego”), które uwydatniło istniejący wcześniej trend ocieplenia. Uwolnienie tych klatratów, a ostatecznie sam PETM, mogło zostać wywołane przez szereg przyczyn.
Mniej więcej tyle samo węgla, co dzisiejsze złoża węgla, ropy i gazu ziemnego dostało się do ziemskiej atmosfery podczas PETM. Ziemia, która już była gorąca, rozgrzała się średnio o kolejne 5°C, a następnie wchłonięcie nadmiaru węgla i ochłodzenie zajęło ponad 150 000 lat.
Ogromne uwolnienie metanu zamrożonego pod dnem morskim podgrzało Ziemię nawet o 13 stopni Fahrenheita (7 stopni Celsjusza) 55 milionów lat temu, potwierdzają nowe badania NASA. Naukowcy z NASA wykorzystali dane z komputerowej symulacji paleoklimatu, aby lepiej zrozumieć rolę metanu w zmianach klimatycznych. Podczas gdy większość badań nad gazami cieplarnianymi koncentruje się na dwutlenku węgla, metan jest 20 razy silniejszy jako gaz zatrzymujący ciepło w atmosferze.
W ciągu ostatnich 200 lat ilość metanu w atmosferze wzrosła ponad dwukrotnie z powodu rozkładających się materiałów organicznych na terenach podmokłych i bagnach oraz emisji wspomaganych przez człowieka z gazociągów, wydobycia węgla, zwiększonego nawadniania i wzdęć zwierząt gospodarskich.
Istnieje jednak inne źródło metanu, powstające z rozkładającej się materii organicznej w osadach oceanicznych, zamrożonych w osadach pod dnem morskim.
„Rozumiemy, że inne gazy cieplarniane poza dwutlenkiem węgla są dziś ważne dla zmian klimatycznych” – powiedział Gavin Schmidt, główny autor badania i naukowiec z Goddard Institute for Space Studies NASA w Nowym Jorku i Centrum Klimatu Uniwersytetu Columbia Badania systemów. „Ta praca powinna pomóc w ilościowym określeniu, jak ważne były w przeszłości i pomóc oszacować ich skutki w przyszłości”.
Badanie zostanie zaprezentowane 12 grudnia 2001 r. na jesiennym spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej (AGU) w San Francisco w Kalifornii.
Ogólnie rzecz biorąc, niskie temperatury i wysokie ciśnienie utrzymują stabilność metanu pod dnem oceanu, jednak nie zawsze tak było. Okres globalnego ocieplenia, tzw Późnopaleoceńskie maksimum termiczne (LPTM) wystąpiło około 55 milionów lat temu i trwało około 100,000 XNUMX lat. Obecna teoria wiąże to z ogromnym uwolnieniem zamarzniętego metanu spod dna morskiego, co doprowadziło do ocieplenia Ziemi w wyniku zwiększonej ilości gazów cieplarnianych w atmosferze.
Schmidt powiedział, że ruch płyt kontynentalnych, takich jak subkontynent indyjski, mógł zainicjować uwolnienie, które doprowadziło do LPTM. Dziś wiemy, że kiedy subkontynent indyjski przeniósł się na kontynent euroazjatycki, zaczęły się formować Himalaje. To wypiętrzenie płyt tektonicznych zmniejszyłoby ciśnienie w dnie morskim i mogło spowodować duże uwolnienie metanu. OSchmidt dodał, że odkąd atmosfera i oceany zaczęły się ocieplać, możliwe jest, że więcej metanu rozmroziło się i wypłynęło. Niektórzy naukowcy spekulują, że obecne globalne ocieplenie może ostatecznie doprowadzić do podobnego scenariusza w przyszłości, jeśli oceany znacznie się ocieplą.
Kiedy metan (CH4) dostaje się do atmosfery, reaguje z cząsteczkami tlenu (O) i wodoru (H), zwanymi rodnikami OH. Rodniki OH łączą się z metanem i rozkładają go, tworząc dwutlenek węgla (CO2) i parę wodną (H2O), które są gazami cieplarnianymi. Naukowcy wcześniej zakładali, że cały uwolniony metan zostanie przekształcony w CO2 i wodę po około dziesięciu latach. Gdyby tak się stało, wzrost CO2 byłby największym czynnikiem wpływającym na ocieplenie planety. Ale kiedy naukowcy próbowali znaleźć dowody na zwiększone poziomy CO2, aby wyjaśnić szybkie ocieplenie podczas LPTM, nie udało się ich znaleźć.
Modele zastosowane w nowym badaniu pokazują, że przy znacznym zwiększeniu ilości metanu OH szybko się zużywa, a dodatkowy metan utrzymuje się przez setki lat, powodując globalne ocieplenie wystarczające do wyjaśnienia klimatu LTPM.
„Dziesięć lat metanu to błyskawica, ale setki lat metanu atmosferycznego wystarczą, aby ogrzać atmosferę, stopić lód w oceanach i zmienić cały system klimatyczny” – powiedział Schmidt. „Więc być może rozwiązaliśmy zagadkę”.
Schmidt powiedział, że badanie powinno pomóc w zrozumieniu roli, jaką metan odgrywa w obecnym ociepleniu cieplarnianym.
„Jeśli chcesz myśleć o ograniczeniu przyszłych zmian klimatycznych, ty też muszą być świadomi gazów cieplarnianych innych niż dwutlenek węgla, takich jak metan i chlorofluorowęglowodory,", powiedział Schmidt. "Daje to bardziej zaokrąglony pogląd, aw krótkim okresie może się okazać, że bardziej opłacalne będzie ograniczenie metanu w atmosferze niż redukcja dwutlenku węgla".
ScienceDaily (9 listopada 2011) — Uwolnienie ogromnych ilości węgla z hydratu metanu zamrożonego pod dnem morskim 56 milionów lat temu zostało powiązane z największą zmianą klimatu na świecie od czasu, gdy asteroida zabijająca dinozaury prawdopodobnie uderzyła w Ziemię 9 milionów lat wcześniej. Nowe obliczenia przeprowadzone przez naukowców z Rice University pokazują, że ten od dawna kontrowersyjny scenariusz jest całkiem możliwy.
Nikt nie wie na pewno, co zapoczątkowało incydent, ale nie ma wątpliwości, że temperatura na Ziemi wzrosła aż o tyle 6 stopni Celsjusza. Miało to wpływ na planetę przez 150,000 XNUMX lat, aż nadmiar węgla w oceanach i atmosferze został ponownie wchłonięty przez osady.
Ekosystem Ziemi zmienił się i wiele gatunków wymarło podczas paleoceńsko-eoceńskiego maksimum termicznego (PETM) 56 milionów lat temu, kiedy co najmniej 2,500 gigaton węgla, ostatecznie w postaci dwutlenku węgla, zostało uwolnionych do oceanu i atmosfery. (Epoka została szczegółowo opisana w niedawnym artykule National Geographic).
Nowy raport naukowców zajmujących się ryżem w Nature Geoscience sugeruje, że w tamtym czasie, chociaż hydraty gazowe zawierające metan – „płonący lód” – zajmowały tylko niewielką strefę osadów pod dnem morskim przed PETM, mogło tam być tyle samo przechowywanych wtedy, co teraz.
Jest to zmartwienie dla tych, którzy wierzą, że ciągłe spalanie paliw kopalnych przez ludzi może pewnego dnia wywołać kolejną pętlę sprzężenia zwrotnego, która zaburza stabilność hydratu metanu pod oceanem iw wiecznej zmarzlinie; ta zmiana może ocieplić atmosferę i spowodować uwolnienie dużych ilości metanu, silniejszego gazu cieplarnianego niż dwutlenek węgla.
Niektórzy badacze PETM obwiniają światowe spalanie torfu, aktywność wulkaniczną lub masowe uderzenie asteroidy jako źródło węgla, „ale nie ma krateru, sadzy ani dowodów spalania torfu” - powiedział Gerald Dickens, Rice profesor nauk o Ziemi i autor badania, który uważa, że nowy artykuł wzmacnia argument za hydratami.
Głównym autorem jest doktorant Guangsheng Gu; współautorami są Walter Chapman, profesor inżynierii chemicznej im. Williama W. Akersa; George Hirasaki, profesor inżynierii chemicznej AJ Hartsook; i absolwent Gaurav Bhatnagar, wszyscy z Rice; oraz Frederick Colwell, profesor ekologii oceanów i biogeochemii na Uniwersytecie Stanowym w Oregonie.
W oceanie organizmy umierają, toną w osadach i rozkładają się na metan. Pod wysokim ciśnieniem i niskimi temperaturami cząsteczki metanu są wychwytywane przez wodę, która zamarza w błotnistą substancję znaną jako hydrat gazu, który stabilizuje się w wąskim pasie pod dnem morskim.
Cieplejsze oceany przed PETM spowodowałyby, że strefa stabilności hydratu gazu byłaby cieńsza niż obecnie, a niektórzy naukowcy argumentowali, że pozwoliłoby to na znacznie mniej hydratu niż obecnie pod dnem morskim. "Gdyby objętość - rozmiar pudełka - była mniejsza niż obecnie, jak mogło uwolnić tak dużo węgla?" — zapytał Dickens. „Rozwiązanie Gu polega na tym, że pudełko zawiera większą część hydratu”.
„Krytycy powiedzieli:„ Nie, to nie może być. Jest cieplej; nie mogło być więcej hydratu metanu ”- powiedział Hirasaki. „Ale zastosowaliśmy model numeryczny i stwierdziliśmy, że gdyby oceany były cieplejsze, zawierałyby mniej rozpuszczonego tlenu, a kinetyka tworzenia się metanu byłaby szybsza”.
Gu powiedział, że z mniejszą ilością tlenu zużywającego materię organiczną w drodze na dół, więcej opadło na dno oceanu, a tam, przy temperaturach dna morskiego wyższych niż obecnie, drobnoustroje, które zamieniają materię organiczną w metan, działają szybciej. „Ciepło przyspiesza” – powiedział Dickens. „Dotyczy to prawie wszystkich reakcji mikrobiologicznych. Dlatego mamy lodówki”.
W rezultacie strefa stabilności mniejsza niż ta, która istnieje obecnie, mogła zawierać podobną ilość hydratu metanu. "Zwiększasz surowiec, przetwarzasz go szybciej i pakujesz przez miliony lat" - powiedział Dickens.
Chociaż wydarzenie, które zapoczątkowało cykl wyładowania węgla, pozostaje tajemnicą, implikacje są jasne, powiedział Dickens. „Zawsze myślałem o (warstwie hydratu) jako o kondensatorze w obwodzie. Ładuje się powoli i może szybko się uwolnić – a wyzwalaczem jest ocieplenie. Możliwe, że dzieje się to właśnie teraz”.
To sprawia, że ważne jest, aby zrozumieć, co wydarzyło się w PETM, powiedział. „Ilość uwolnionego węgla odpowiada wielkości tego, co ludzie dodadzą do cyklu do końca, powiedzmy, roku 2500. W porównaniu z geologiczną skalą czasu to prawie natychmiast”.
"Ryzykujemy odtworzenie tego wielkiego zdarzenia wyładowania węgla, ale szybciej, poprzez spalanie paliw kopalnych, i może to być poważne, jeśli ponownie uruchomi się dysocjacja hydratów" Gu powiedział, dodając, że hydrat metanu może również stać się cennym źródłem czystej energii, ponieważ spalanie metanu emituje znacznie mniej dwutlenku węgla niż inne paliwa kopalne.
Obliczenia powinny zachęcić geologów, którzy zlekceważyli wpływ hydratów podczas PETM, do zachowania otwartego umysłu, powiedział Dickens. „Zamiast mówić:„ Nie, to nie może być ”, mówimy:„ Tak, to z pewnością możliwe ”.
.