Ο υδράργυρος αυξάνεται, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις των αρχαίων ηφαιστείων

Οι επιστήμονες ανέλυσαν τα επίπεδα υδραργύρου από δείγματα πυρήνα από τη γεώτρηση Mochras Farm (Llanbedr) στην Ουαλία για να υπολογίσουν πόσο γρήγορα απελευθερώθηκε άνθρακας κατά τη διάρκεια αρχαίων ηφαιστείων στην ιστορία της Γης. Φωτογραφία: Stephen Hesselbo.

Τεράστια ηφαιστειακά γεγονότα στην ιστορία της Γης που απελευθέρωσαν μεγάλες ποσότητες άνθρακα στην ατμόσφαιρα συσχετίζονται συχνά με περιόδους σοβαρών περιβαλλοντικών αλλαγών και μαζικών εξαφανίσεων. Μια νέα μέθοδος για να εκτιμηθεί πόσο γρήγορα απελευθερώθηκε άνθρακας από τα ηφαίστεια θα μπορούσε να βελτιώσει την κατανόησή μας για την απόκριση του κλίματος, σύμφωνα με μια διεθνή ομάδα με επικεφαλής ερευνητές από το Penn State και το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.

Οι επιστήμονες αναφέρουν στο περιοδικό Nature Geoscience ότι έχουν αναπτύξει μια νέα τεχνική για την εκτίμηση της περίσσειας υδραργύρου που έμεινε πίσω στο αρχείο βράχου λόγω της αρχαίας ηφαιστειακής δραστηριότητας. Η τεχνική μπορεί να εκτιμήσει τις εκπομπές άνθρακα από μεγάλες πυριγενείς επαρχίες (LIPs), ηφαιστειακά γεγονότα που μπορεί να διαρκέσουν εκατομμύρια χρόνια και να παράγουν μάγμα που φτάνει στην επιφάνεια της Γης και σχηματίζει ροές λάβας μήκους εκατοντάδων μιλίων.

«Οι μεγάλες πυριγενείς επαρχίες χρησιμοποιούνται συχνά ως ανάλογο της κλιματικής αλλαγής που προκαλείται από τον άνθρωπο, επειδή συμβαίνουν σχετικά γρήγορα γεωλογικά και απελευθερώνουν πολύ διοξείδιο του άνθρακα», δήλωσε η Isabel Fendley, επίκουρη καθηγήτρια γεωεπιστημών στο Penn State και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Αλλά μια μεγάλη πρόκληση που αντιμετωπίζουμε με αυτή τη μελέτη είναι ότι μέχρι σήμερα, ήταν πραγματικά δύσκολο να καταλάβουμε πόσο ακριβώς άνθρακας απελευθερώθηκε από αυτά τα ηφαίστεια».

Οι ερευνητές ανέλυσαν δείγματα πυρήνα που καταγράφουν ένα αρχείο 20 εκατομμυρίων ετών της πρώιμης Ιουρασικής περιόδου και διαπίστωσαν ότι τα επίπεδα υδραργύρου αυξήθηκαν κατά τη διάρκεια της κορυφαίας δραστηριότητας της μεγάλης πυριγενούς επαρχίας Karoo-Ferrar και του σχετικού Toarcian Oceanic Anoxic Event, μιας περιόδου εκτεταμένης περιβαλλοντικής και κλιματικής αλλαγής πριν από περίπου 185 εκατομμύρια χρόνια.

Ωστόσο, οι συνολικές εκτιμώμενες εκπομπές άνθρακα χρησιμοποιώντας τα αρχεία υδραργύρου ήταν σημαντικά χαμηλότερες από αυτές που είχαν προβλέψει τα μοντέλα κύκλου άνθρακα και ότι θα ήταν απαραίτητο για να προκληθούν οι παρατηρούμενες περιβαλλοντικές αλλαγές.

Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι ο ηφαιστειότητα προκάλεσε θετικές ανατροφοδοτήσεις για το σύστημα της Γης - κλιματικές και περιβαλλοντικές αντιδράσεις στην αρχική θέρμανση που με τη σειρά του προκάλεσε περισσότερη θέρμανση. Αυτές οι θετικές ανατροφοδοτήσεις μπορεί να είναι εξίσου σημαντικές με τις πρωτογενείς εκπομπές σε αυτά τα σενάρια μεγάλων εκπομπών άνθρακα και τα τρέχοντα μοντέλα κύκλου άνθρακα μπορεί να υποτιμούν τις επιπτώσεις μιας δεδομένης ποσότητας εκπομπών, είπαν οι επιστήμονες.

«Αυτό που μας δείχνει είναι ότι υπάρχουν αποκρίσεις του συστήματος της Γης που επιδεινώνουν τις επιπτώσεις του άνθρακα που εκπέμπουν τα ηφαίστεια», είπε η Fendley. «Και με βάση τα αποτελέσματά μας, αυτές οι διαδικασίες ανατροφοδότησης είναι στην πραγματικότητα αρκετά σημαντικές αλλά δεν είναι καλά κατανοητές».

Οι ακριβείς εκτιμήσεις των εκπομπών άνθρακα LIP είναι σημαντικές για την κατανόηση των επιπτώσεων των θετικών και αρνητικών διαδικασιών ανάδρασης του κύκλου άνθρακα στις μελλοντικές κλιματικές προβλέψεις, είπαν οι επιστήμονες.

Οι επιστήμονες περπατούν κοντά στην τοποθεσία της γεωτρήσεως Mochras Farm (Llanbedr) στην Ουαλία. Φωτογραφία: Stephen Hesselbo

«Εκτός από την ιστορική αλλαγή του κλίματος και την κατανόηση της ιστορίας της ζωής, είναι επίσης σημαντικό για το πώς κατανοούμε το κλίμα της Γης και πώς ερευνούμε τι συμβαίνει στο περιβάλλον αφού απελευθερωθούν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα», είπε η Fendley.

Η εκτίμηση της ποσότητας των εκπομπών άνθρακα που σχετίζονται με τα LIP ήταν μια πρόκληση εν μέρει επειδή οι επιστήμονες δεν έχουν πλήρη καταγραφή της ποσότητας λάβας που εξερράγη. Το Karoo-Ferrar LIP, για παράδειγμα, εμφανίστηκε στην πρώην υπερήπειρο Gondwana και αυτό το υλικό είναι τώρα απλωμένο σε όλο το νότιο ημισφαίριο, καλύπτοντας τη σύγχρονη Νότια Αφρική, την Ανταρκτική και την Τασμανία, είπαν οι επιστήμονες.

Αντίθετα, οι ερευνητές στράφηκαν στον υδράργυρο, ο οποίος απελευθερώνεται ως αέριο κατά τις ηφαιστειακές εκρήξεις, αλλά κατά τα άλλα σπάνια βρέθηκε σε υψηλές συγκεντρώσεις στο περιβάλλον πριν από την ανθρώπινη δραστηριότητα. Εξετάζοντας τη χημεία των πετρωμάτων στα δείγματα του πυρήνα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να προσδιορίσουν πόσος υδράργυρος θα αναμενόταν με βάση τις περιβαλλοντικές συνθήκες και πόσο επιπλέον υπήρχε που προκλήθηκε από τα ηφαίστεια.

Ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη μετατροπή των μετρούμενων μεταβολών στις συγκεντρώσεις υδραργύρου στον όγκο των εκπομπών αερίων υδραργύρου. Χρησιμοποιώντας την αναλογία των εκπομπών αερίων υδραργύρου προς τις εκπομπές άνθρακα στα σύγχρονα ηφαίστεια, υπολόγισαν πόσο άνθρακα απελευθέρωσαν τα αρχαία ηφαίστεια.

Οι ερευνητές είπαν ότι τα δείγματα πυρήνα, από τη γεώτρηση Mochras στην Ουαλία, στο Ηνωμένο Βασίλειο, παρείχαν μια μοναδική ευκαιρία για τη διεξαγωγή αυτής της έρευνας. Το μακρύ αρχείο έδειξε τα πρώτα σαφή στοιχεία ότι υπήρξαν σημαντικά μεγαλύτερες ηφαιστειακές εκρήξεις κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου σε σύγκριση με τα προηγούμενα 15 εκατομμύρια χρόνια, είπαν οι επιστήμονες.

«Ο μεγάλος όγκος των υφιστάμενων γεωχημικών δεδομένων από τη γεώτρηση Mochras Farm (Llanbedr) στην Ουαλία, που άνοιξε το Βρετανικό Γεωλογικό Ινστιτούτο, συν η πολύ καλά περιορισμένη χρονολογία, παρείχαν μια μοναδική ευκαιρία που επέτρεψε αυτή την ανάλυση», είπε η Fendley. «Η αξία δεκαετιών προηγούμενων εργασιών στον πυρήνα του Mochras μας επέτρεψε να ανακατασκευάσουμε τις αρχικές ροές αερίου για εκατομμύρια χρόνια, για περιόδους που αποτελούν παραδοσιακούς στόχους για παλαιο-περιβαλλοντικές μελέτες καθώς και για την κατάσταση του υποβάθρου».

Άλλοι ερευνητές σε αυτό το έργο ήταν ο Joost Frieling, βοηθός μεταδιδακτορικής έρευνας και οι Tamsin Mather και Hugh Jenkyns, καθηγητές, στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Michael Ruhl, επίκουρος καθηγητής στο Trinity College του Δουβλίνου και  ο Stephen Hesselbo, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Έξετερ.

Γεωδίφης με πληροφορίες από Nature Geoscience,phys.org 

περισσότερα,

Isabel M. Fendley et al, Early Jurassic large igneous province carbon emissions constrained by sedimentary mercury, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01378-5

https://phys.org/news/2024-02-mercury-ancient-volcanoes-environmental-impact.html