Antik metan patlamasının olası kaynağı belirlendi – Ars Technica

Elli altı milyon yıl önce, Trilyonlarca ton Karbon atmosfere girmenin yolunu buldu, asitleşme Okyanuslar ısınıyor ve zaten sıcak olan küresel iklimin daha da ısınmasına neden oluyor 5°C (9°F) – Paleosen-Eosen Termal Maksimumu veya PETM olarak bilinen bir bölüm.

Bugün olduğu gibi, ısınan iklim karada ve denizde çevreyi etkiledi Yoğun yağış Ve Isı stresi Planktonlar besin ağının tabanında yer alır. Yabani hayvanların oranı yüksek nesli tükenme Ve değiştirme ile Daha küçük türlerDeniz dibinde yaşayan, kabuk yapan küçük canlıların kitlesel yok oluşu yaşandı. Daha sıcak iklimi destekleyin Timsahlar Ve Selvi bataklık ormanlarıBugün Amerika Birleşik Devletleri’nin güneydoğusunda, buzla kaplı arktik enlemlerde ve tundrada bulunanlar gibi.

Bütün bu karbon nereden geldi?

Kaynağı yıllardır tartışılıyor; bazı bilim adamları deniz tabanındaki metan buzunun dengesizleşmesinden sorumlu olurken, diğerleri o dönemde Kuzey Atlantik’te yaygın volkanik aktiviteye işaret ediyor. Karbon izotop geçişinin modellenmesi, kaynaklandığı karbonu gösterir Hem organik hem de volkanik kaynaklarAncak göreceli oranlar henüz belirlenmedi.

A Yeni çalışma Nature Geoscience dergisinde yazan, Almanya’daki GEOMAR Helmholtz Okyanus Araştırmaları Merkezi’nden Profesör Christian Berndt, suçu metan ve karbondioksiti dışarı çıkaran yer altı magmasına atıyor.₂ Hidrotermal havalandırma adı verilen gaz patlamaları yoluyla deniz çökeltilerinden atmosfere. Berndt, makale üzerinde 35 ortak yazardan oluşan uluslararası bir grupla çalıştı.

17 yıldır randevu bekliyorum

Hidrotermal havalandırmanın PETM’de önemli bir rol oynadığı fikri 2013 yılına kadar uzanıyor 2004. Petrol ve gaz aramaları için toplanan sismik görüntüler, Norveç açıklarındaki deniz çökeltilerinin binlerce PETM yaşlı kraterle dolu olduğunu gösterdi ve diğer çalışmalarda da benzer kraterler bulundu. Grönland yakınında. Ancak sismik görüntüler, kraterlerin PETM’yi tetiklemede bir rol oynayıp oynamadıklarını belirlemek için yeterli hassasiyetle oluştuğu zamanı tam olarak belirleyemedi: Berndt, “Bu temelde bir varsayımdı” dedi.

Havalandırma deliklerinin gerçekten PETM’ye neden olup olmadığını öğrenmek için, bunların tarihlendirilmesi için örneklerini almak zorundaydılar; bu, Atlantik Okyanusu’nun 5.600 fit (1,7 km) altındaki deniz tabanının derinliklerine sondaj yapılmasını gerektiriyordu.

Böylece, 2004 yılında Berndt ve birkaç ortak yazar, bir hidrotermal menfezi delmek ve örneklemek için resmi olarak bir proje önerdiler, ancak projenin bir parçası olarak 2021’de nihayet sondaja başlamadan önce 17 yıl beklemek zorunda kaldılar. Uluslararası Okyanus Keşif Programı (IODP). Berndt, “Sabırlı olmalısınız” dedi.

Berndt ve meslektaşları, Norveç kıyılarının yaklaşık 200 mil açığındaki Modgunn Vent’te beş kuyu açan bilimsel sondaj gemisi JOIDESsolution’daydı. Açıklığın tepesindeki krater yaklaşık 1,3 kilometre (4,300 ft) genişliğinde ve yaklaşık 80 metre (260 ft) derinliğindedir. Kraterin altındaki sismik görüntüler, krateri “eşik” adı verilen donmuş magma katmanına bağlayan 400 metre (1.300 feet) derinlikteki bacaya benzer bir beslenme bölgesini gösteriyor.

Uygun zamanı?

Berndt, Ars’a “Bu, PETM döneminin başlangıcında ilginç bir şeydi” dedi.

Berndt ve meslektaşları makalelerinde, kuyulardan elde edilen örneklerin “PETM döneminin başlangıcından hemen önce hidrotermal havalandırmanın kesin kanıtını” sağladığını ve havalandırma deliklerinin PETM döneminin ısınmasındaki “ana rolünü” desteklediğini söylüyorlar. Bunu delikte bulunan iki kanıta dayandırıyorlar: PETM’yi karakterize eden, karbon izotoplarında küresel olarak kabul edilen değişim ve yalnızca PETM sırasında mevcut olan bir tür planktonun varlığı.

Berndt, “Önemli ve daha kesin olan şey karbon izotop gezisidir” dedi.

Ancak bu iki kanıt dizisi yalnızca krateri dolduran çökeltilerde görülüyor. sonraki Başlangıçta oluşan; Kraterin tabanından 10-15 metre yükseklikte bulundular. Bu mesafe, deliği PETM döneminin başlangıcıyla ilişkilendirmede manevra alanı bırakır. Berndt, “Bu, deliğin PETM’den çok kısa bir süre önce oluştuğu ve PETM sırasında dolduğu anlamına geliyor” dedi.

Berndt’in araştırmasında yer almayan Utrecht Üniversitesi’nden Profesör Abe Slogs da “kraterin PETM döneminden daha eski olduğunu” kabul ediyor. Ancak Slugs, bu çökeltilerde bulunan plankton türlerinin PETM boyunca mevcut olduğuna dikkat çekiyor. Slogs, “Bu nedenle türler, bir olayın başlangıcı veya gövdesi arasında ayrım yapamaz” dedi. Başka bir deyişle, bu türün varlığı, kraterin oluşma süresini oldukça büyük bir pencereden daha küçük bir boyuta daraltamaz.

Peki PETM döneminde delik oluşması ne kadar sürer?

Eğer bu binlerce yıl önce olsaydı, patlamadan çıkan gaz atmosfere çok daha erken ulaşarak PETM’yi tetiklerdi. Ancak yanardağ ve diğer yanardağlar birkaç yüzyıl ya da birkaç bin yıl önce patlamış olsaydı, sıcaklıklar artabilirdi.

Berndt, izotopik kaymadan önce krateri dolduran 10-15 m’lik çökeltinin ve PETM planktonunun ortaya çıkmasının yalnızca kısa bir süreyi temsil ettiğini savunuyor. “200 yıl, belki 3000 yıla kadar veya buna benzer bir süre alabilir” diye ekledi.

Bir örnek gösteriyor Patlatmalı sondaj 1964’te Kuzey Denizi’nde yaşandı [a] Kuzey Denizi’ndeki 50 metre derinliğindeki çukurun artık neredeyse dolmak üzere olduğunu söyledi. Ayrıca, Modgunn Vent yataklarının bir kısmı yıllık katmanlar içermektedir. Mevsimsel plankton çiçekleri Gerçekten hızlı bir şekilde dolduğu görülüyor.

Doğru derinlik

Berndt’in araştırmasında yer almayan Southampton Üniversitesi’nden Profesör Tom Gernon şunları söyledi: “Bu çalışmadaki en önemli ilerleme, ekibin, deliklerin PETM civarında oldukça sığ bir su sütununda oluştuğunu ikna edici bir şekilde göstermiş olmasıdır. ” Ars.

Sığ bir patlamanın kanıtı, krater dolgusunun Dünya’dan türetilmiş çok sayıda malzeme ve sığ suda yaşayan plankton fosillerini içermesi gerçeğinden geliyor. Ancak hiçbir dalga hareketi belirtisi yoktu, dolayısıyla dalgalardan etkilenmeyecek kadar derin olmalıydı. Bu gerçekler, kraterin patlaması sırasında suyun derinliğine sınırlamalar getirmektedir; Berndt, “Belki 30 ila 150 metre iyi bir tahmindir” dedi.

Üstelik sismik görüntüler, kraterin tortuyla dolmasından hemen sonra deniz tabanının dalgalar tarafından aşındırılacak kadar sığ hale geldiğini, dolayısıyla krater patladığında çok daha derin olamayacağını gösteriyor.

“Bu iklim neden alakalıydı?” Berndt sordu.

Bir patlamanın derinliği iklim üzerindeki etkisinde büyük bir fark yaratır. Bunun nedeni metanın atmosferde çok güçlü bir sera gazı olmasıdır. 25 kat daha güçlü karbondioksit₂Ancak onu ısıtmak için atmosfere girmesi gerekir. Bugün derin sulara yükselen metanın büyük kısmı karbondioksite dönüşüyor₂ atmosfere kaçmadan önce. Berndt, Modgunn Vent için “bu sığ su derinliği metanın doğrudan atmosfere ulaşmasını sağlayacak… ve asıl önemli olan da bu” diye açıkladı.

Berndt, bu patlamalardan birini deniz seviyesinin 100 metre altındaki bir havalandırma deliğinden izlemek için zamanda geriye gidecek olsaydınız, “muhtemelen yüzeyde çok fazla çamurlu su ve muhtemelen çok fazla metan kabarcığı görürsünüz” dedi. Ancak havalandırma sadece 30 metre derinlikte olsaydı patlama “gerçekten havaya fırlayacaktı!” dedi.

Berndt, Kuzey Atlantik’in her iki tarafındaki sismik verilerde görünen menfezlerin sayısına dayanarak, PETM’nin başlangıcında bunlardan binlercesinin patladığını, dolayısıyla bunların iklim üzerindeki kümülatif etkilerinin çok büyük olacağını tahmin ediyor. Bazıları çok büyüktü; tam orada 11 kilometre genişliğinde bir açıklık Grönland açıklarında Buffalo, New York veya Savannah, Georgia büyüklüğündedir.

Modelleme Berndt, yer altı magma “eşiklerinden” ısının çökeltilerdeki gazı serbest bırakmak için nasıl yayıldığını, birçok havalandırma deliğinin uzun süre metan salmaya devam ettiğini ve termal etkilerini “belki 10.000 yıl kadar” uzattığını gösteriyor.

Tartışmanın çözüme kavuşturulması onlarca yıl alabilir

Berndt ve meslektaşları tarafından sunulan “kesin” kanıtlara rağmen Gernon ve Sluis ikna olmuş değil. Araştırmaya katılan Gernon, “Hidrotermal menfezlerin küresel ısınmayı artırmadaki potansiyel büyük rolü açısından jürinin hala bu konuda kararsız olduğunu düşünüyorum” dedi. Yakın zamanda bir makale yayınlandı Şirketi suçla₂ Bir neden olarak volkanik aktivitenin ani bir patlamasıyla yayılır. Slugs, Ars’a şunları söyledi: “Hava delikleri PETM döneminin başlangıcının nedeni değildi, ancak PETM döneminin anormal derecede uzun sürmesine katkıda bulundular.”

Kuzey Atlantik’te daha fazla menfez örneklemesi tartışmanın çözümlenmesine yardımcı olacaktır. Ancak ilgilenen bilim insanları bu kuyular için 17 yıl beklemek zorunda kaldılar ve Ulusal Bilim Vakfı Gemi daha sonra iptal edildi Onları kim kazdı ve değiştirilmesi planlanmadı. Dolayısıyla daha fazla sondaj onlarca yıl sürebilir. Berndt, “IODP, son 50 yıldır dünyadaki en önemli ve başarılı yer bilimi programı olmuştur, bu yüzden onu tamamen terk etmek ve yerine yenisini koymamak çılgınlık olur” dedi.

Bu arada, diğer bilim adamları şu anda sondajlardan elde edilen kayaları, yüksek çözünürlüklü radyometrik tarihlemeye uygun malzemeler bulmak için inceliyorlar; bu da deliğin zamanlamasını daha iyi sınırlayabilir.

Doğal Yer Bilimleri, 2023. DOI: 10.1038/s41561-023-01246-8