"Gheata care arde"  – Hazard geologic, bomba climatica sau bonanza energetica? (2)

ife on this planet has an expiration date

Lee Billings – Five Billion Years of Solitude

Așadar, „viața pe această planetă are o dată de expirare”…Care este această dată? Depinde pe cine întrebi. Fizicienii îți vor răspunde că în următoarele câteva miliarde de ani, Soarele își va fi consumat întreaga cantitate de combustibil fuzionabil și va înceta să existe și, odată cu el, și viața care depinde de căldura și lumina solară. Dacă discuți cu geologii, ei sunt mai pesimiști: miezul fierbinte al planetei se va răci în următoarele aproximativ 500 milioane de ani, activitatea vulcanilor, care controlează compoziția atmosferei, va înceta, iar concentrația dioxidului de carbon (în ciuda arderii combustibililor fosili!) va scădea sub nivelul cerut de fotosinteză, după care…

Există, desigur, și posibilitatea unei eveniment de tip black swan (apud Nassim Nicolas Taleb): holocaust nuclear, cataclism cosmic, pandemie etc.). O ipoteză mai puțin discutată și care ar putea aduce în discuție un alt interval de timp, este ceea ce am numit în titlul articolului „bomba climatică”, detonată prin descompunerea rapidă, incontrolabilă, a hidraților gazoși și emiterea unor imense cantități de metan.

Sunt hidrații gazoși o „bombă cu ceas”?

Scenariul apocaliptic al „bombei climatice” este relativ simplu: O perioadă de încălzire globală, produsă de unul sau mai mulți factori (e.g., ciclurile Milanković, intensificarea activității solare, erupții vulcanice masive ș.a.), va determina destabilizarea depozitelor de hidrați gazoși din permafrost și de pe fundurile oceanelor.

În primul caz, metanul eliberat se va adăuga și va mări concentrația gazelor cu efect de seră din atmosferă de unde, prin feedback pozitiv, va crește și mai mult temperatura globală. În al doilea caz, disocierea metanului din hidrații submarini va fi urmată de oxidarea lor în apă. Reacția de oxidare va elibera mari cantități de dioxid de carbon, ceea ce va transforma oceanele în băi acide (pH<7). Oxigenul va fi consumat în mare parte, dar fără ca mediul oceanic să devină anoxic (lipsit total de oxigen). Această baie acidă planetară va dizolva mai întâi organismele cu cochilii calcaroase, după care va urma dizolvarea platformelor carbonatice (d. ex., barierele de recife), ceea ce va crește concentrațiile de ioni de calciu și carbonați. Astfel, oceanele vor deveni un fel de leșie în care supraviețuirea oricărui organism devine foarte puțin probabilă. O extincție planetară a vieții este în curs de desfășurare.

Cum vi se pare acest scenariu? Science-fiction sau reality show? La urma urmei, viața pe această planetă este documentată de paleontologi ca având continuitate pentru cel puțin ultimele 542 milioane de ani. Da, numai că, aceeași paleontologi, au demonstrat cu probe indubitabile, că existența și continuitatea vieții pe Pământ s-au confruntat de cinci ori cu spectrul extincției. În ordine, cele cinci evenimente majore (The Big Five) au avut loc în urmă cu aproximativ 445, 370, 250, 200 și, respectiv, 65 milioane de ani (m.a)[1]. În cel puțin trei cazuri (250, 200 și 65 m.a. în urmă), geologii au invocat efectele „bombei cu hidrați” [2]^,[3],[4]. Aceste extincții au dus, de fiecare dată, la dispariția a circa 20 – 96% din toate speciile existente.

Interesant de menționat este evenimentul petrecut acum 65 m.a., care a marcat dispariția dinozaurilor și crearea nișei biologice în care s-au dezvoltat mamiferele, inclusiv Homo sapiens. Cauza majoră a acelei extincții a reprezentat-o coliziunea planetei noastre cu un asteroid, care s-a scufundat în Golful Mexic într-o zonă numită Chicxulub din nordul peninsulei Yucatán. Una din consecințele impactului a fost o semnificativă distrugere a pantei continentale din Golf și o emanație importantă de metan din hidrații brusc destabilizați. Calculele efectuate de experți au indicat durata și intensitatea cutremurului produs de impact, sugerând că a existat suficientă forță pentru a produce lichefierea sedimentelor marine de-a lungul a zeci de mii de kilometri de pantă continentală. Experții au calculat, de asemenea, că impactul asteroidului Chicxulub a eliberat între 300 și 1300 miliarde tone de metan din hidrații gazoși destabilizați. O asemenea cantitate uriașă de metan a avut o consecință rapidă asupra climei terestre, prin încălzirea bruscă, pe bază ”bolidul ceresc s-au regăsit într-un climat mult mai cald, ceea ce a adăugat un extra stres condițiilor de habitat.

Poate cel mai bine studiat impact climatic al destabilizării hidraților gazoși este evenimentul petrecut acum 55,5 m.a. numit PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum sau Maximul Termal de la limita Eocen-Paleocen). Într-o perioadă geologică extrem de scurtă (~10.000 – 30.000 ani), temperaturile au crescut cu 4-5^◦C la tropice, 6-8^◦C la latitudini mai mari și cu 4-5^◦C în adâncul oceanelor.[5] (Pentru comparație, încălzirea globală în perioada 1850 – 2013 este ~0.8^◦C).

Hidrați gazoși recuperați din Golful Mexic de către United States Geological Survey

Semnificația acestui eveniment este dată de rapiditatea (practic, bruscă la scară geologică) creșterii temperaturii ca urmare a efectului de seră produs de creșterea concentrației de metan din atmosferă după destabilizarea hidraților. Cercetătorii au atras atenția asupra potențialelor analogii dintre PETM și schimbările climatice cu cauze antropogenice din zilele noastre.

Studiile carotelor de gheață din Antarctica și Groenlanda au indicat că ciclurile glaciare-interglaciare din perioada cuaternară (ultimii 2,6 m.a.) poartă și amprenta destabilizării hidraților gazoși, recte a concentrației de metan, pe lângă cea a dioxidului de carbon. Investigarea unor asemenea evenimente climatice este dificilă, scumpă și însoțită de incertitudini care obligă la precauții atunci când se extrapolează activități geo-climatice din trecut în domeniul prezentului.

Când va exploda din nou „bomba climatică”?

Deoarece hidrații gazoși din depozitele marine și din permafrost sunt sensibili la schimbările de mediu, ei vor fi afectați de încălzirea globală. Predicțiile făcute de IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) în 2013 sugerează că temperatura medie de la suprafața planetei ar putea crește cu 0,3 – 4,8^◦C, iar nivelul mării, de asemenea, ar putea crește cu 26 – 82 cm, sau chiar mai mult dacă topirea calotelor glaciare din Antarctica și Groenlanda se accelerează.[6] Aceste predicții includ încălzirea ambelor regiuni (oceanice și permafrost), care ar putea provoca o semnificativă topire a hidraților și, în consecință, eliberarea unei cantități necunoscute de metan în atmosferă. După cum am mai scris (aici), impactul comparativ al metanului asupra încălzirii globale este de 20 ori mai mare decît ale CO2 într-o perioadă de 100 de ani, și asta face ca hidrații gazoși să reprezinte una dintre sursele majore de îngrijorare în legătură cu viitorul climei pe această planetă.

Estimările IPCC din 2013 maschează, totuși, diferențele regionale, care pot avea un impact mult mai mare asupra stabilității hidraților. De exemplu, creșterea temperaturii în zona permafrostului din emisfera nordică ar putea ajunge până la 12^◦C în 2100, ceea ce ar produce importante efecte locale asupra hidraților.[7] O dovadă că scenariul „bombei climatice” nu este chiar science-fiction o reprezintă studiile detaliate realizate de profesoara Natalia Shakhova de la International Arctic Research Center (Alaska) și colaboratorii ei în perioada 2007-2010.[8] Cercetătorii ruși și americani au demonstrat că există o importantă creștere a emisiilor de metan eliberat din permafrostul aflat pe Șelful Arctic Est Siberian. Ei au sugerat că, anual, această regiune produce acum circa 0,008 miliarde tone de carbon, care este aceeași cantitate de metan produs de restul oceanelor de pe glob.

Modelele climatice propuse de IPCC (2013) prezic de asemenea și o creștere a temperaturii apei aflate la adâncimi intermediare (200 – 1500 m). Acest interval de adâncime merită o considerație aparte pentru că aici apa intră în contact direct cu majoritatea depozitelor de hidrați submarini. Creșterea prevăzută a temperaturii apei ar putea aduce hidrații într-o fază instabilă, chiar dacă considerăm presiunea suplimentată exercitată de ridicarea nivelului apei cu mai puțin de 1 m. Există, însă o deosebire față de încălzirea permafrostului. Pentru a ajunge să destabilizeze hidrații, căldura sporită trebuie să străbată prin strate de roci pentru a ajunge în zona în care hidrații sunt sensibili la modificarea temperaturii. Această situație complică oarecum scenariul „bombei” cu hidrați. Un studiu din 2009 estimează că, în cazul unei încălziri globale cu 3^◦C, o cantitate cuprinsă între 35 și 940 miliarde tone carbon ar putea scăpa în atmosferă.[9] Aceasta reprezintă un foarte larg interval de incertitudine, reflectând complexitatea problemei studiate. În plus, autorii studiului au mai estimat că emisia maximă de metan ar adăuga doar 0,5^◦C temperaturii globale.

Pe de altă parte, nu toți cercetătorii sunt de acord cu scenariul apocaliptic al „bombei climatice cu ceas”. Unii au obiectat că, deși emanațiile de metan din permafrostul Siberiei sunt reale, noi nu știm încă cu precizie cât metan se găsește în zona arctică, iar despre zona antarctică nu avem nici un fel de date. Există speranțe că programul PERGAMON (Permafrost and gas hydrate related methane release in the Arctic and impact on climate change: European cooperation for long-term monitoring) lansat în 2010 de Comisia Europeană va aduce date noi ce vor permite o mai bună calibrare a modelelor actuale și o mai precisă estimare a rolului hidraților din zona arctică în procesul complex al încălzirii globale.

Între timp, în zona vestică a Oceanului Atlantic, cercetătorii americani[10] au investigat o zonă de 94.000 km² (între Cape Hatteras, Carolina de Nord, și Georges Bank, Massachussetts) și au identificat circa 570 coloane de gaz (gas plumes) aflate între 50 și 1.700 m sub suprafața apei. Dintre acestea, circa 440 se găsesc în zona de stabilitate a hidraților de metan. Prezența unor roci caracteristice a condus pe cercetători la concluzia că emanațiile de metan au început cu peste 1.000 ani în urmă.

Citeste intreg articolul si comenteaza pe Contributors.ro