A metán-hidrát pisztoly hipotézise

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. július 19-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .

A klatrátpisztoly-hipotézis egy sor hibás [1] hipotézis általános elnevezése, amelyek szerint az óceánok hőmérsékletének emelkedése (  és /vagy az óceánok szintjének csökkenése) hirtelen metán felszabadulását idézheti elő a tengerfenék alatti metán-hidrát lerakódásokból , ami annak a ténynek köszönhető, hogy hogy a metán erős üvegházhatású gáz , az viszont a hőmérséklet további emelkedéséhez és a metán-hidrátok további destabilizálásához vezet – ennek eredményeként beindul egy önerősítő folyamat, amely olyan megállíthatatlan, mint egy már megkezdett fegyver lövése [2 ] .

Eredeti formájában a hipotézis azt sugallja, hogy a „metán -hidrát ágyú” önerősödő , hirtelen globális felmelegedést idézhet elő kevesebb, mint egy emberi életen belül [2] , és felelős lehet a felmelegedési periódusokért az elmúlt időszakban és végén. jégkorszak . [3] Ezt a feltételezést később nem erősítették meg [4] [5] . Számos újabb tanulmány azonban azt mutatja, hogy a metán-hidrátok önerősítő bomlása a múltban több tízezer éves időintervallumon keresztül többször is hirtelen változásokhoz vezethet az óceánban és a Föld légkörében; ezek közül a legjelentősebb a permi tömeges kihalás volt , amely 251 millió évvel ezelőtt következett be, amikor az összes tengeri faj 96%-a és a szárazföldi gerinces fajok 73%-a kihalt . [6]

Mechanizmus

A metánhidrátok földgáz és víz kölcsönhatásából, bizonyos hőmérsékleti viszonyok és nyomás mellett keletkező szilárd anyag, amely kristályrácsában sok metánt tartalmaz . Óriási mennyiségű metán-hidrátot találtak az óceán feneke alatti üledék alatt szerte a Földön. A gázhidrátokból nagy mennyiségű földgáz hirtelen felszabadulása lehetett felelős a múltbeli, esetleg jövőbeli és jelenlegi klímaváltozásért. A metán felszabadulásának fő eredménye a hőmérséklet emelkedése . Úgy gondolják, hogy ez nagyban hozzájárult a 6°C-os felmelegedéshez a permi kihalás idején, mivel a metán 12 éven belül (a szén-dioxid CO 2 -hoz képest ) sokkal erősebb üvegházhatású gáz , mint a CO , 100 éven belül pedig 23. Az elmélet azt is sugallja, hogy a metán felszabadulása csökkenti a rendelkezésre álló oxigén mennyiségét a légkörben.

A metán-hidrátok felszabadulásával kapcsolatos lehetséges események

Két valószínűleg ehhez kapcsolódó esemény a permi tömeges kihalás és a késő paleocén termikus maximum . Az ilyen felszabadulás szerepet játszhatott egy teljesen fagyott Föld ( Hógolyó Föld ) 630 millió évvel ezelőtti hirtelen felmelegedésében is. [7] A legutóbbi jégkorszak végi felmelegedésnek azonban nincs köze a metánkibocsátáshoz.

Permi kihalás

2002 -ben a BBC The Day the Earth Nearly Died című dokumentumfilmje ( archiválva : 2020. május 9. a Wayback Machine -nél ) összefoglalta a permi kihalással kapcsolatos legújabb felfedezéseket és hipotéziseket . Paul Wignal a grönlandi permi lelőhelyeket vizsgálta , ahol több tíz méter vastag, tengeri élővilágtól mentes kőzetrétegek találhatók. Ennek a széles skálának köszönhetően pontosabban tudta kiszámítani az események időzítését, és megállapította, hogy a kihalás körülbelül 80 000 évig tartott. Három különböző rétegben tükröződik, különböző növényi és állati maradványokkal. Úgy tűnik, hogy ez a kihalás különböző időpontokban ölte meg a tengeri és a szárazföldi élővilágot. A szárazföldi élet két kihalásának időszakát egy rövid, teljes tengeri élet kihalásának időszaka választja el. Ez a folyamat azonban túl hosszúnak tűnik ahhoz, hogy az aszteroida becsapódásának tulajdonítható legyen . A legjobb nyomot a kőzetekben lévő szénizotópok egyensúlya adta , amely a szén-12 növekedését mutatta az idő múlásával. Egy ilyen ugrás szokásos magyarázata - a növények rothadása - elégtelennek tűnt.

Jerry Dickens geológus felvetette, hogy nagy mennyiségű szén-12 szabadulhatott fel a fagyott metánhidrátok lebomlása következtében a tengerfenékről. A mély óceánok hőmérsékletének szükséges emelkedésének becslésére végzett kísérletek azt mutatták, hogy 5°C-os emelkedés elegendő lenne a bomlási folyamat elindításához.

Hasonló mechanizmus az oldott metán felszabadulása

George Ruskin a perm - triász határvonalat vizsgálva [8] feltárta annak lehetőségét, hogy a tömeges kihalások az oldott metán (és más oldott gázok, például szén-dioxid és hidrogén-szulfid) kivételesen gyors (robbanásveszélyes) felszabadulásával járnak, amelyek az óceánok vizeiben halmozódnak fel. a pangásra és az anoxiára .

Jelenlegi állapot

Mivel a jelenlegi CO 2 szint már 400 ppm felett van, és gyorsuló ütemben emelkedik tovább [9] , a metán-hidrátok destabilizálása ellenőrizetlen pozitív visszacsatolási mechanizmussá válhat, amely veszélyes hőmérséklet-emelkedéshez vezet. Szerencsére a legtöbb hidrát túl mély ahhoz, hogy gyorsan reagáljon a hőmérséklet-változásokra, és az Archer 2007-es tanulmánya azt sugallja, hogy a metán felszabadulása csak kis mértékben járul hozzá az üvegházhatáshoz. [10] A metán-hidrát lerakódások stabilitási zónájuk legmélyebb részétől kezdődően destabilizálódnak, ami jellemzően több száz méterrel a tengerfenék alatt található.

Az óceánok hőmérsékletének jelentős és tartós emelkedése végül a tengerfenék alatti üledékek felmelegedéséhez és ennek eredményeként a metán-hidrát legmélyebb rétegeinek lebomlásához vezet, de ez több évezredet vagy még többet is igénybe vesz. [10] Kivételt képezhetnek a Jeges-tengeren található metán-hidrátok , ahol sekélyebb vizekben is előfordulhatnak, és nem nagy nyomás, hanem alacsony hőmérséklet stabilizálja őket; és az óceán feneke alatti sekélyebb mélységekben a stabilitás határán állhat, mivel a permafrost "fedél" stabilizálja, amely megakadályozza a metán felszabadulását.

A szibériai sarkvidéken végzett közelmúltbeli tanulmányok kimutatták, hogy már több millió tonna metán szabadult fel, nyilvánvalóan a tengerfenéken lévő örök fagy felszakadásából. [11] . Ennek eredményeként egyes régiókban koncentrációja több mint 100-szorosára nőtt. [12] A Léna folyó találkozásánál, valamint a Laptev-tenger és a Kelet-Szibériai-tenger határán elszigetelt helyeken többlet metánt észleltek . Az olvadás egy része geológiai felmelegedés eredménye lehet, de úgy tűnik, hogy az olvadás nagy része az északi folyású szibériai folyók által kibocsátott olvadékvíz nagymértékben megnövekedett mennyiségének köszönhető. [13] A metánkibocsátás jelenlegi szintjét korábban évi 0,5 megatonnára becsülték. [14] Shakhova és munkatársai (2008) becslése szerint jelenleg legalább 1400 gigatonna szén van csapdában metán és metánhidrát formájában az északi-sarkvidéki tengeralattjáró permafrost alatt, és ennek a mennyiségnek 5-10 százaléka olvad meg a nyílt olvadás során. örök fagy.. Arra a következtetésre jutottak, hogy "akár 50 gigatonna hidrát hirtelen felszabadulása minden pillanatban nagyon valószínű". Ez 12-szeresére növeli a légkör metántartalmát. [15] [16] . Ez üvegházhatásban egyenértékű a jelenlegi CO 2 -szint megkétszerezésével .

2008- ban az Egyesült Államok a négy legsúlyosabb éghajlatváltozási forgatókönyv egyikeként azonosította a sarkvidéki metán-hidrátok lehetséges destabilizálódását, amelyet prioritásként kell vizsgálni. [17] Ahogyan ugyanaz a Shakhova 2015-ben megjegyezte, míg a világóceán Oroszországon kívüli területein a víz alatti örökfagy degradációja még csak most kezdődik, a szibériai talapzaton ez riasztó méreteket öltött [18] .

2017-től a Kelet-Szibériai-tenger víz alatti talapzati örökfagyának olvadási sebessége körülbelül évi 18 cm, ami jóval magasabb az előre jelzett becsléseknél. Sok területen a jégtakaró metánhidrátok elvékonyodása már a kritikus szinthez közelít, ami után a hidrátokból származó metán elkezdhet bejutni a vízoszlopba és a légkörbe [19] [20] .

Lehetséges következmények

George Ruskin szerint a metán hirtelen felszabadulása (hasonlóan a Nyos -tó limnológiai katasztrófájához ) az óceán vízoszlopából globális felmelegedéshez és globális lehűléshez is vezethet . A metán robbanása és elégetése nagy mennyiségű szmog és por képződéséhez vezet, ami globális lehűléshez vezet. A metán és a szén-dioxid éppen ellenkezőleg, globális felmelegedéshez vezet. Ruskin professzor azt írja, hogy nehéz megjósolni, hogy a jelenségek közül melyik fog felülkerekedni. Ugyanakkor Ruskin megjegyzi, hogy további tanulmányozásra szorul az a kérdés, hogy mennyi metán oldódik vízben az óceán nagy mélységében. A Fekete-tenger egy olyan pangó medencére példa, amelyben gázok ( hidrogén-szulfid ) halmozódnak fel, és anoxia figyelhető meg .

A metán miatti óceáni robbanás következményei katasztrofálisak lesznek a szárazföldi életre nézve. Képletesen szólva a felrobbanó vidék "forr", hatalmas mennyiségű metánt és egyéb gázokat (szén-dioxid, kénhidrogén) juttatva a légkörbe, és elöntve nagy földfelületeket. Bár a tiszta metán könnyebb a levegőnél, a vízcseppekkel terhelt metán nehezebb a levegőnél, ezért szétterjed a Föld felszínén, levegővel keveredve, és eső formájában (vizet veszít). A metán és levegő keveréke 5-15 százalékos koncentrációban robbanásveszélyes. Ha egy ilyen keverék a Föld felszíne közelében keletkezik, és villámcsapás hatására meggyullad, akkor a robbanások és tüzek elpusztítják a szárazföldi élet nagy részét, ami szintén nagy mennyiségű szén-dioxid felszabadulásához vezet. A tűzviharok szmogot és port juttatnak a felső légkörbe, ahol ez több évig fennmarad. Ennek következtében a légkör sötétedése és a globális lehűlés további negatív hatást jelenthet. Ezzel szemben a szén-dioxid és a maradék metán további üvegházhatást vált ki, amely globális felmelegedéshez vezethet. A hűtés és fűtés közötti verseny kimenetele nehezen megjósolható. [egy]

In fantasy

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ A metán elhanyagolható légköri felszabadulása a lebomló hidrátokból a középső szélességi óceánokban
  2. ↑ 1 2 James P. Kennett, Kevin G. Cannariato, Ingrid L. Hendy és Richard J. Behl, (2003) Methane Hydrates in Quaternary Climate Change: The Clahrate Gun Hypothesis , Washington, DC: American Geophysical Union . ISBN 0-87590-296-0
  3. ↑ James P. Kennett, Kevin G. Cannariato, Ingrid L. Hendy, Richard J. Behl (2000), Carbon Isotopic Evidence for Methane Hidrate Instabilitás Quaternary Interstadials, Science 288 (5463: április 7), 128-133 doi : 10 . /tudomány.288.5463.128
  4. ↑ Todd Sowers (2006), késői negyedidőszaki atmoszférikus CH 4 izotóp rekord azt sugallja, hogy a tengeri klatrátok stabilak, Science 311 (5762: február 10.), 838-840 doi : 10,1126 /tudomány.1121235
  5. ↑ Hinrich Schaefer, Michael J. Whiticar, Edward J. Brook, Vasilii V. Petrenko, Dominic F. Ferretti, Jeffrey P. Severinghaus (2006), Ice Record of 13 C for Atmospheric CH 4 Across the Younger Dryas-Preborealis Transition, Science , 313 (5790: augusztus 25.) 1109-1112 doi : 10.1126/science.1126562
  6. ↑ A nap, amikor a Föld majdnem meghalt Archiválva : 2020. május 9., a Wayback Machine , BBCHorizon , 2002
  7. ↑ Martin Kennedy, David Mrofka és Chris von der Borch (2008), Snowball Earth termination by destabilization of ekvatorial permafrost methane clathrate Archiválva : 2008. október 29., Wayback Machine , Nature 453 (május 29.), 642-645
  8. ↑ Gregory Ryskin. Metán által vezérelt óceáni kitörések és tömeges kihalások  (angol)  // Geology : Journal. — Nem. 2003. szeptember; v. 31; nem. 9 . - P. 741-744 . Archiválva az eredetiből 2008. augusztus 28-án.
  9. ↑ Mauna Loa CO2 havi átlagadatok  . Földrendszer Kutató Laboratórium. Letöltve: 2019. február 18.
  10. ↑ 1 2 Archer, D. Metán-hidrát stabilitás és antropogén  klímaváltozás //  Biogeosciences : folyóirat. - 2007. - Vol. 4 , sz. 4 . - P. 521-544 . Lásd még a blog összefoglalóját Archiválva 2007. április 15-én a Wayback Machine -nél .
  11. ↑ Összehasonlítás: A tengerfenéken átbugyogó metán tenger alatti dombokat hoz létre Archiválva : 2008. október 11. , Monterey Bay Aquarium Research Institute , 2007. február 5
  12. ↑ Steve Connor, Exkluzív: A metán időzített bomba Archiválva : 2010. október 16., a Wayback Machine , The Independent , 2008. szeptember 23.
  13. ↑ Örjan Gustafsson, az expedíciós kutatás vezetője blogbejegyzésének fordítása Archiválva : 2008. szeptember 29. a Wayback Machine -nél, 2008. szeptember 2.
  14. A _ _ _ _ _ _ _ _ _ , 01071
  15. ↑ N. Shakhova, I. Semiletov, A. Salyuk, D. Kosmach (2008), Anomáliák metánban a légkörben a kelet-szibériai polc felett: Van-e jele metán szivárgásának a sekély polchidrátokból? Archiválva : 2012. december 22., a Wayback Machine , EGU General Assembly 2008, Geophysical Research Abstracts , 10 , EGU2008 -A-01526
  16. ↑ Volker Mrasek, Üvegházhatású gázok tárháza nyílik Szibériában Archiválva 2009. május 1. a Wayback Machine -nél , Spiegel International Online , 2008. április 17.
  17. ↑ Az Egyesült Államok Nemzeti Laboratóriuma hirtelen éghajlatváltozást vizsgál . Környezetvédelmi hírszolgálat (2008. szeptember 22.). Az eredetiből archiválva : 2012. március 19.
  18. ↑ TASS: Tudomány – Tudósok: a sarkvidéki metánkibocsátás globális felmelegedést válthat ki a bolygón . Letöltve: 2016. november 18. Az eredetiből archiválva : 2016. november 19.
  19. ↑ Felgyorsult a víz alatti permafrost olvadása a sarkvidéki talapzaton  (oroszul) , Pronedra  (2017. augusztus 9.). Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 9. Letöltve: 2017. augusztus 9.
  20. ↑ A víz alatti örökfagy a sarkvidéki talapzaton gyorsabban olvad, mint korábban gondolták . Letöltve: 2018. május 14. Az eredetiből archiválva : 2018. május 15.

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák