Метан в океанах может оказаться причиной радикальной климатической перемены

Высвобождение огромного количества углерода от замороженного гидрата метана со дна океана 56 миллионов лет назад ученые связывают с самым большим изменением в климате Земли со времени астероида, уничтожившего динозавров, который, по-видимому, ударился о Землю 9 миллионами лет ранее

Новые исследования в Университете Райс показывают, что такой сценарий исторических событий вполне возможен.

Никто не знает наверняка, что запустило процесс, но в том, что климат изменился и температура Земли повысилась в среднем на 8 градусов по Цельсию, сомнений нет. Планета подвергалась последствиям воздействия метана в течение 150 000 лет, пока лишний углерод, содержащийся в океанах и атмосфере, не был повторно поглощен осадочными породами.

Экосистема Земли изменилась, и многие виды сложных форм живых организмов исчезли во время палеоценово-эоценового теплового максимума (ПЭТМ) 56 миллионов лет назад, когда в атмосферу и океаны попали 2 500 гигатонн углерода в форме углекислого газа.

В новом докладе ученых из Института Райса, который был опубликован в журнале Nature Geoscience, высказывается предположение о том, что в то время, даже при том что содержащие метан газовые гидраты - «лед, который горит» - заняли небольшую зону осадочного слоя под морским дном до наступления ПЭТМ, его количество можно приравнять к сегодняшнему.

Этот факт беспокоит ученых, которые считают, что сжигание ископаемого топлива сегодня может в какой-то момент вызвать обратный процесс. Стоит нарушить стабильность залежей газовых гидратов в зоне вечной мерзлоты под океанским дном, и это изменение может нагреть атмосферу и инициировать выпуск метана, более сильного газа, в отношении опасности парникового эффекта, чем углекислый газ. Это повторит историю, которая имела место более чем 50 миллионов лет назад.

По словам ученых, если мы будем продолжать сжигать природный газ, нас может ждать участь животных из палеоцена

В океане организмы умирают, опускаются на дно и разлагаются в метан. Под высоким давлением и под воздействием низких температур молекулы метана «попадают в капкан», превращаются в супрамолекулярное соединение метана с водой, известное как газовый гидрат, который стабилизируется в плотный тонкий слой под дном океана.

До ПЭТМ океаны были теплее, что означает, что слой газового гидрата должен был быть более плотным, чем сегодня. Этой версии изначально придерживались некоторые ученые из Рэйса, во главе с Джералдом Диккенсом, профессором естественных наук. «Оппоненты же заявляли, что более высокая температура океанских вод не обязательно должна ассоциироваться с большим количеством гидрата метана, – говорит Джордж Хирасаки, профессор химической инженерии. – Но, применив числовую модель, мы обнаружили, что если бы океаны были более теплыми, они содержали бы меньше растворенного кислорода, и условия для формирования метана были бы более благоприятными».

Когда ученые пришли к единому мнению, они провели компьютерную симуляцию, в результате которой оказалось, что зона стабильности гидрата метана (меньшая по объему, чем та, что существует сегодня) вероятно, содержала приблизительно такое же количество гидрата метана. Получается, что гидрат метана был более концентрированным, что означает, что для резкого выброса метана в атмосферу и океан, который повлек бы глобальное изменение климата, потребовался бы распад лишь одной трети залежей газа.

Причинно-следственная связь процесса, который начал цикл углеродистой разгрузки, остается тайной. С одной стороны, распад газовых гидратов мог быть спровоцирован резким потеплением климата, так как эти супрамолекулярные формирования не устойчивы в условиях высоких температур. С другой стороны, резкое потепление могло быть вызвано распадом гидрата метана, так как метан – это газ, который может вызывать сильнейший парниковый эффект. В любом случае, непонятной остается первопричина, которая запустила или один, или другой процесс.

Понять, что запустило ПЭТМ крайне важно. «Есть риск, что история углеродистого выпада в атмосферу и океан может повториться, но быстрее, учитывая экологическую ситуацию, осложненную жизнедеятельностью нашей цивилизации», - говорит Диккенс. Ученый счел нужным добавить, что гидрат метана может стать ценным источником экологически чистой энергии, так как горящий метан вырабатывает значительно меньше углекислого газа, чем любые горючие ископаемые минералы.

Выброс метана, произошедший 56 миллионов лет назад, изменил климат и состав планеты от ее истоков до верхних геосфер, не говоря о переменах в живой природе - вымирание видов и смена типов млекопитающих. Важно, что мы можем видеть реакцию планеты на климатическую аномалию – через 150 тысяч лет Земля вернулась в нормальное состояние.

Исследование поддерживалось и спонсировалось Министерством энергетики Соединенных Штатов Америки.