Hypotesen för metanhydratpistolen

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 19 juli 2020; kontroller kräver 6 redigeringar .

Clathrate gun-hypotesen är ett  generaliserat namn för en serie felaktiga [1] hypoteser om att stigande havstemperaturer (och/eller sjunkande havsnivåer) kan utlösa en plötslig frisättning av metan från metanhydratavlagringar under havsbotten , vilket, på grund av det faktum att metan är en stark växthusgas kommer i sin tur att leda till ytterligare temperaturhöjningar och ytterligare destabilisering av metanhydrater - som ett resultat, startar en självförstärkande process, lika ostoppbar som ett skott från en pistol som redan har börjat [2 ] .

I sin ursprungliga form antyder hypotesen att "metanhydratpistolen" kan leda till självförstärkande plötslig global uppvärmning inom mindre än en mänsklig livstid [2] och kan vara ansvarig för uppvärmningsperioderna under och i slutet av den senaste istid . [3] Detta antagande bekräftades senare inte [4] [5] . Ett antal nyare studier visar dock att den självförstärkande nedbrytningen av metanhydrater kan leda till plötsliga förändringar i havet och jordens atmosfär flera gånger i det förflutna under tiotusentals års tidsintervall; mest anmärkningsvärt bland dessa händelser var den permiska massutrotningen , som inträffade för 251 miljoner år sedan, då 96% av alla marina arter och 73% av landlevande ryggradsdjurarter dog ut . [6]

Mekanism

Metanhydrater är ett fast ämne som bildas genom växelverkan mellan naturgas och vatten under vissa temperaturförhållanden och tryck, som innehåller mycket metan i sitt kristallgitter. Enorma mängder metanhydrat har hittats under sediment under havsbotten över hela jorden. Det plötsliga utsläppet av stora mängder naturgas från gashydrater kan ha varit ansvarigt för tidigare, möjligen framtida och nuvarande klimatförändringar. Huvudresultatet av utsläpp av metan är en ökning av temperaturen . Detta tros ha varit en stor bidragande orsak till 6°C uppvärmningen under Perm-utrotningen, eftersom metan är en mycket starkare växthusgas än CO inom 12 år (jämfört med koldioxid CO 2 ) och 23 inom 100 år. Teorin antyder också att frigörandet av metan kommer att minska den tillgängliga mängden syre i atmosfären.

Möjliga händelser i samband med frisättning av metanhydrater

Två händelser som sannolikt är förknippade med detta är Permian Mass Extinction och Late Paleocene Thermal Maximum . Ett sådant utsläpp kan också ha spelat en roll i den plötsliga uppvärmningen av en helt frusen jord ( Snowball Earth ) för 630 miljoner år sedan. [7] Uppvärmningen i slutet av den senaste istiden tros dock inte vara relaterad till metanutsläpp.

Perm utrotning

År 2002 sammanfattade BBC- dokumentären The Day the Earth Nearly Died ( arkiverad 9 maj 2020 på Wayback Machine ) de senaste upptäckterna och hypoteserna angående utrotningen av Perm . Paul Wignal undersökte permavlagringarna på Grönland , där det finns stenlager som saknar marint liv, tiotals meter tjocka. Tack vare denna breda skala kunde han beräkna tidpunkten för händelser mer exakt och fastställa att utrotningen varade cirka 80 000 år. Det reflekteras i tre olika lager med olika rester av växter och djur. Denna utrotning verkar ha dödat marint och landliv vid olika tidpunkter. Två perioder av utrotning av liv på land skiljs åt av en kort period av total utrotning av marint liv. Denna process ser dock för lång ut för att kunna tillskrivas en asteroidnedslag . Den bästa ledtråden kom från balansen mellan kolisotoper i bergarterna, som visade en ökning av kol-12 över tiden. Standardförklaringen för ett sådant hopp - ruttnande växter - verkade otillräcklig.

Geologen Jerry Dickens har föreslagit att en stor mängd kol-12 kunde ha frigjorts genom nedbrytningen av frusna metanhydrater från havsbotten. Experiment som genomförts för att uppskatta den nödvändiga temperaturökningen i djuphaven har visat att en ökning med 5°C skulle vara tillräckligt för att starta nedbrytningsprocessen.

En liknande mekanism är frisättningen av löst metan

George Ruskin, som undersökte gränsen mellan Perm och Trias [8] , undersökte möjligheten att massutrotningar är förknippade med exceptionellt snabb (explosiv) frisättning av löst metan (och andra lösta gaser som koldioxid och vätesulfid) som ackumuleras i havsvattnen till stagnation och anoxi .

Nuvarande tillstånd

Med nuvarande CO 2 -nivåer redan över 400 ppm och fortsätter att stiga i accelererande hastighet [9] kan destabiliseringen av metanhydrater bli en okontrollerad positiv återkopplingsmekanism som skulle leda till farliga temperaturökningar. Lyckligtvis är de flesta av hydraterna för djupa för att reagera snabbt på temperaturförändringar, och en studie av Archer 2007 tyder på att metanutsläpp endast skulle ge ett litet bidrag till den totala växthuseffekten. [10] Metanhydratavlagringar destabiliseras från den djupaste delen av deras stabilitetszon, som vanligtvis är hundratals meter under havsbotten.

En betydande och permanent ökning av havstemperaturen kommer så småningom att leda till uppvärmning av sediment under havsbotten och, som ett resultat, till nedbrytning av de djupaste lagren av metanhydrater, men detta kommer att ta flera årtusenden eller ännu mer. [10] Ett undantag kan vara metanhydrater i Ishavet , där de kan existera i grundare vatten, stabiliseras av låga temperaturer snarare än höga tryck; och kan vara på gränsen till stabilitet på grundare djup under havsbotten, stabiliserad av ett "lock" av permafrost som förhindrar utsläpp av metan.

Nyligen genomförda studier i Sibiriska Arktis har visat att miljontals ton metan redan har släppts ut, uppenbarligen från sprängningar i permafrosten på havsbotten. [11] . Som ett resultat har dess koncentration i vissa regioner ökat med mer än 100 gånger. [12] Överskott av metan har upptäckts på isolerade platser vid sammanflödet av floden Lena och vid gränsen mellan Laptevhavet och Östsibiriska havet . En del av avsmältningen kan vara resultatet av geologisk uppvärmning, men det mesta av smältningen verkar bero på den kraftigt ökade mängden smältvatten som släpps ut från nordströmmande sibiriska floder. [13] Den nuvarande nivån av metanutsläpp uppskattades tidigare till 0,5 megaton per år. [14] Shakhova et al (2008) uppskattar att minst 1 400 gigaton kol för närvarande fångas i form av metan och metanhydrater under den arktiska ubåten permafrosten, och 5-10 procent av denna mängd smälter genom öppna tinningar i denna permafrost.. De drar slutsatsen att "en plötslig frisättning av upp till 50 gigaton hydrater är högst sannolikt vid varje givet ögonblick." Detta kommer att öka innehållet av metan i atmosfären med 12 gånger. [15] [16] . Detta skulle i växthuseffekt motsvara en fördubbling av den nuvarande nivån av CO 2 .

Under 2008 identifierade USA den potentiella destabiliseringen av metanhydrater i Arktis som ett av de fyra allvarligaste klimatförändringsscenarionerna som ska undersökas som en prioritet. [17] Som samma Shakhova noterade 2015, medan effekterna av nedbrytningen av undervattenspermafrost bara börjar i områden av världshavet utanför Ryssland, är det på den sibiriska hyllan som den har antagit en alarmerande skala [18] .

Från och med 2017 är hastigheten för upptining av permafrost under vattenhyllan i östra Sibiriska havet cirka 18 cm per år, vilket är mycket högre än förutspådda uppskattningar. I många områden närmar sig uttunningen av isen som täcker metanhydrater redan en kritisk nivå, varefter metan från hydrater kan börja komma in i vattenpelaren och atmosfären [19] [20] .

Möjliga konsekvenser

Enligt George Ruskin kan ett plötsligt utsläpp av metan (liknande den limnologiska katastrofen vid sjön Nyos ) från havets vattenpelare leda till både global uppvärmning och global avkylning . Explosionen och förbränningen av metan kommer att leda till att det bildas en stor mängd smog och damm, vilket kommer att leda till global kylning. Metan och koldioxid kommer tvärtom att leda till global uppvärmning. Professor Ruskin skriver att det är svårt att förutse vilket av fenomenen som kommer att övermanna. Samtidigt konstaterar Ruskin att frågan om hur mycket metan som är löst i vatten på ett stort djup av havet behöver studeras ytterligare. Ett exempel på en stillastående bassäng där gaser ( svavelväte ) samlas och anoxi observeras är Svarta havet .

Konsekvenserna av en havsexplosion på grund av metan kommer att bli katastrofala för livet på jorden. Bildligt talat "kokar den exploderande regionen", kastar enorma mängder metan och andra gaser (koldioxid, svavelväte) ut i atmosfären och översvämmar stora landytor. Även om ren metan är lättare än luft, är metan laddad med vattendroppar tyngre än luft och sprids därför över jordens yta, blandas med luft och (förlorar vatten) i form av regn. En blandning av metan och luft är explosiv i koncentrationer på 5 till 15 procent. Om en sådan blandning bildas nära jordens yta och antänds av blixten, kommer explosioner och bränder att förstöra det mesta av det jordiska livet, vilket också leder till frigöring av stora mängder koldioxid. Eldstormar kommer att skicka smog och damm till den övre atmosfären, där det kommer att kvarstå i flera år. Som en konsekvens kan mörkläggning av atmosfären och global kylning vara en ytterligare negativ effekt. Omvänt skapar koldioxid och resterande metan en ytterligare växthuseffekt som kan leda till global uppvärmning. Resultatet av konkurrensen mellan kyla och värme är svårt att förutse. [ett]

I fantasy

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Försumbar atmosfärisk frisättning av metan från sönderfallande hydrater i hav på mitten av latitud
  2. ↑ 1 2 James P. Kennett, Kevin G. Cannariato, Ingrid L. Hendy och Richard J. Behl, (2003) Methane Hydrates in Quaternary Climate Change: The Clathrate 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 Hydrate Instability Under Quaternary Interstadials, Science 288 (5463: 7 april), 128-133 doi : 10.112 /science.288.5463.128
  4. ↑ Todd Sowers (2006), sent kvartärt atmosfäriskt CH 4 -isotoprekord tyder på att marina klatrater är stabila, Science 311 (5762: 10 februari), 838-840 doi : 10.1126/science.1121235
  5. ↑ Hinrich Schaefer, Michael J. Whiticar, Edward J. Brook, Vasilii V. Petrenko, Dominic F. Ferretti, Jeffrey P. Severinghaus (2006), Isrekord på 13 C för Atmospheric CH 4 Across the Younger Dryas-Preboreal Transition, Science , 313 (5790: 25 augusti) 1109-1112 doi : 10.1126/science.1126562
  6. ↑ The Day The Earth Nearly Died Arkiverad 9 maj 2020 på Wayback Machine , BBCHorizon , 2002
  7. ↑ Martin Kennedy, David Mrofka och Chris von der Borch (2008), Snowball Earth-terminering genom destabilisering av ekvatorial permafrost-metanklatrat Arkiverad 29 oktober 2008 på Wayback Machine , Nature 453 (29 maj), 642-645
  8. ↑ Gregory Ryskin. Metandrivna oceaniska utbrott och massutrotningar  (engelska)  // Geology : journal. — Nej . september 2003; v. 31; Nej. 9 . - s. 741-744 . Arkiverad från originalet den 28 augusti 2008.
  9. ↑ Mauna Loa CO2 månadsmedelvärdedata  . Earth System Research Laboratory. Hämtad: 18 februari 2019.
  10. ↑ 1 2 Archer, D. Metanhydratstabilitet och antropogen  klimatförändring //  Biogeosciences : journal. - 2007. - Vol. 4 , nr. 4 . - s. 521-544 . Se även bloggsammanfattning Arkiverad 15 april 2007 på Wayback Machine .
  11. ↑ Jämför: Metan som bubblar genom havsbotten skapar undervattenskullar Arkiverad 11 oktober 2008. , Monterey Bay Aquarium Research Institute , 5 februari 2007
  12. ↑ Steve Connor, Exklusivt: Tidsbomben för metan Arkiverad 16 oktober 2010 på Wayback Machine , The Independent , 23 september 2008
  13. ↑ Översättning av ett blogginlägg av Örjan Gustafsson, expeditionsforskningsledare Arkiverad 29 september 2008 på Wayback Machine , 2 september 2008
  14. ↑ N. Shakhova, I. Semiletov, A. Salyuk, D. Kosmach och N. Bel'cheva (2007), Metanutsläpp på den arktiska östsibiriska hyllan Arkiverad 29 november 2013 på Wayback Machine , Geophysical Research Abstracts , 9 , 01071
  15. ↑ N. Shakhova, I. Semiletov, A. Salyuk, D. Kosmach (2008), Anomalier av metan i atmosfären över den östsibiriska hyllan: Finns det några tecken på metanläckage från grunda hyllahydrater? Arkiverad 22 december 2012 på Wayback Machine , EGU General Assembly 2008, Geophysical Research Abstracts , 10 , EGU2008 -A-01526
  16. ↑ Volker Mrasek, ett förråd av växthusgaser öppnar i Sibirien Arkiverad 1 maj 2009 på Wayback Machine , Spiegel International Online , 17 april 2008
  17. ↑ US National Labs undersöker abrupt klimatförändring . Miljönyhetstjänst (22 september 2008). Arkiverad från originalet den 19 mars 2012.
  18. ↑ TASS: Vetenskap - Forskare: metanutsläpp i Arktis kan provocera fram global uppvärmning på planeten . Hämtad 18 november 2016. Arkiverad från originalet 19 november 2016.
  19. ↑ Smältning av undervattenspermafrost på den arktiska hyllan har accelererat  (ryska) , Pronedra  (9 augusti 2017). Arkiverad från originalet den 9 augusti 2017. Hämtad 9 augusti 2017.
  20. ↑ Undervattenspermafrosten på den arktiska hyllan smälter snabbare än man tidigare trott . Hämtad 14 maj 2018. Arkiverad från originalet 15 maj 2018.

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk