Οι μικροοργανισμοί χρησιμοποιούν το μεθάνιο ως πηγή ενέργειας
Στον πυθμένα της θάλασσας πάνω από το όριο για σταθερότητα ένυδρου μεθανίου (εδώ στο ηπειρωτικό περιθώριο κοντά στη Βιρτζίνια των ΗΠΑ), το μεθάνιο διαφεύγει με τη μορφή φυσαλίδων. Από το Γραφείο Εξερεύνησης και Έρευνας Ωκεανών της NOAA.
Η μέτρηση της θερμοκρασίας του πυθμένα πριν από εκατομμύρια χρόνια μπορεί να δείξει εάν η θέρμανση των ωκεανών αυξάνει την έκλυση μεθανίου
Το μεθάνιο είναι αέριο θερμοκηπίου περίπου 25 φορές πιο ισχυρό από το διοξείδιο του άνθρακα. Σε χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλή πίεση, συνδυάζεται με το νερό για να σχηματίσει ένυδρο μεθάνιο, ένα στερεό που μοιάζει με πάγο του οποίου υπάρχουν τεράστιες αποθέσεις κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας.
Τουλάχιστον 1.800 γιγατόνοι άνθρακα αποθηκεύονται σε αυτή τη μορφή. Κάποιες εκτιμήσεις ανεβάζουν ακόμη και τον αριθμό σε περισσότερους από 20.000 γιγατόνους. Συγκριτικά, η ποσότητα άνθρακα που έχει εκπέμψει η ανθρωπότητα με τη μορφή CO 2 από τα ορυκτά καύσιμα από την αρχή της εκβιομηχάνισης ανέρχεται σε 475 γιγατόνους.
Το ένυδρο μεθάνιο είναι εύθραυστο—αν η θερμοκρασία αυξάνεται , μπορεί να διασπαστεί σε μεθάνιο και νερό. Στη συνέχεια, το αέριο μεθάνιο διαφεύγει από το ίζημα στις «διαρροές μεθανίου». Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες φοβούνται ότι αυτή η απελευθέρωση μεθανίου θα μπορούσε να αυξηθεί λόγω της κλιματικής αλλαγής και έτσι να πυροδοτήσει περαιτέρω το φαινόμενο του θερμοκηπίου .
Δεν είναι ακόμη δυνατό να πούμε με βεβαιότητα πόσο μεγάλος είναι αυτός ο κίνδυνος. «Αλλά ίσως μια ματιά στο παρελθόν μπορεί να μας δώσει μια απάντηση», εξηγεί ο Jens Fiebig, του οποίου η ομάδα εργασίας διεξήγαγε τη μελέτη σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Αμβούργου και το Shanghai Ocean University.
Εξάλλου, η Γη γνώρισε μεγαλύτερες θερμές περιόδους και στο παρελθόν. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη γνωστό σε ποιο βαθμό αποσταθεροποιήθηκαν τα κοιτάσματα ένυδρου μεθανίου και ποια επίδραση είχε αυτό στην εξάτμιση.
«Αυτό συμβαίνει επειδή η θερμοκρασία στον πυθμένα του ωκεανού πριν από εκατοντάδες χιλιάδες ή εκατομμύρια χρόνια δεν μπορούσε να μετρηθεί με επαρκή ακρίβεια μέχρι τώρα, και αυτή η θερμοκρασία δεν μπορούσε να σχετίζεται άμεσα με τη ροή μεθανίου», εξηγεί ο Jörn Peckmann από το Πανεπιστήμιο του Αμβούργου.
Το 2020, ωστόσο, η ερευνητική ομάδα του Fiebig ανέπτυξε μια μέθοδο που, όπως έχει αποδειχθεί τώρα σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Science Advances , θα μπορούσε να είναι κατάλληλη για αυτόν τον σκοπό - θερμομετρία διπλού συσσωρευμένου ισοτόπου.
Το μεθάνιο που εκπέμπεται από τα κοιτάσματα καταναλώνεται σε μεγάλο βαθμό από μικροοργανισμούς. Ζουν στα ιζήματα των ωκεανών που καλύπτουν τα κοιτάσματα ένυδρου μεθανίου και το αέριο τους χρησιμεύει ως πηγή ενέργειας. Ο άνθρακας στη συνέχεια μεταλλοποιείται σε στερεά κοιτάσματα που αποτελούνται από ανθρακικό. Τα ανθρακικά ορυκτά περιέχουν άνθρακα και οξυγόνο, τα οποία εμφανίζονται σε διαφορετικές παραλλαγές. Αυτά είναι γνωστά ως ισότοπα και διαφέρουν ως προς τη μάζα.
«Η θερμομετρία διπλού συσσωρευμένου ισοτόπου μετρά τον βαθμό στον οποίο τα βαρέα ισότοπα ομαδοποιούνται στο ανθρακικό. Αυτή η εσωτερική διάταξη βαρέων ισοτόπων εντός του ανθρακικού άλατος μας επιτρέπει τόσο να υπολογίσουμε τη θερμοκρασία στην οποία σχηματίζεται το ορυκτό όσο και να προσδιορίσουμε τη συμβολή των μη θερμοκρασιακών επιδράσεων» εξηγεί ο συνάδελφος του Fiebig Δρ. Philip Staudigel, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας.
«Δείχνουμε ότι αυτές οι μη θερμικές επιδράσεις περιέχουν το "δακτυλικό αποτύπωμα" της μικροβιακής κοινότητας και τη ροή μεθανίου που τις υποστήριξε. Επιπλέον, μπορέσαμε να διορθώσουμε αυτό το συστηματικό μη θερμικό αποτέλεσμα, το οποίο τελικά μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια το θερμοκρασία ιζήματος κατά τον σχηματισμό αυτών των ανθρακικών αλάτων», λέει ο Staudigel.
«Τόσο η θερμοκρασία όσο και οι μη θερμικές πληροφορίες που καταγράφονται στα ανθρακικά άλατα μπορεί να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για την ανακατασκευή σε ποιο βαθμό η θέρμανση των ωκεανών μπορεί να έχει οδηγήσει σε ισχυρότερη εξάτμιση αερίων».
Γεωδίφης με πληροφορίες από Markus Bernards, Πανεπιστήμιο Goethe Frankfurt am Main
περισσότερα
Philip Staudigel et al, Resolving and correcting for kinetic biases on methane seep paleotemperature using carbonate ∆ 47 /∆ 48 analysis, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adn0155
Journal information: Science Advances
https://phys.org/news/2024-06-temperature-seafloor-millions-years-ocean.html
.jpg)
