Kulstofreservoirer i dybhavet engang overophedede Jorden - kunne det ske igen?

Efterhånden som bekymringen vokser over menneskeskabte klimaforandringer, mange forskere ser tilbage gennem Jordens historie til begivenheder, der kan kaste lys over ændringer, der sker i dag. At analysere, hvordan planetens klimasystem tidligere har ændret sig, forbedrer vores forståelse af, hvordan det kan opføre sig i fremtiden.

Det er nu klart fra disse undersøgelser, at pludselige opvarmningsbegivenheder er indbygget i Jordens klimasystem. De er opstået, når forstyrrelser i kulstoflageret på Jordens overflade frigjorde drivhusgasser i atmosfæren. En af de store udfordringer for klimaforskere som mig er at afgøre, hvor disse udslip kom fra, før mennesker var til stede, og hvad der udløste dem. Vigtigere, Vi vil gerne vide, om en sådan begivenhed kan ske igen.

I en nylig offentliggjort undersøgelse, mine kolleger Katie Harazin, Nadine Krupinski og jeg opdagede, at i slutningen af ​​den sidste istid, omkring 20, For 000 år siden, kuldioxid blev frigivet i havet fra geologiske reservoirer placeret på havbunden, da havene begyndte at varme op.

Dette fund er en potentiel game-changer. Naturligt forekommende reservoirer af kulstof i det moderne hav kan blive forstyrret igen, med potentielt alvorlige virkninger for Jordens oceaner og klima.

Fortiden er prolog

Et af de mest kendte eksempler på en hurtig opvarmning forårsaget af frigivelse af geologisk kulstof er Paleocene-Eocene Thermal Maximum, eller PETM, en stor global opvarmning, der fandt sted for omkring 55 millioner år siden. Under PETM, Jorden varmet med 9 til 16 grader Fahrenheit (5 til 9 grader Celsius) inden for cirka 10, 000 år.

Klimaforskere betragter nu PETM som en analog til miljøændringer, der finder sted i dag. PETM skete over en længere periode og uden menneskelig involvering, men det viser, at der er iboende ustabilitet i klimasystemet, hvis kulstof fra geologiske reservoirer frigives hurtigt.

Forskere ved også, at atmosfæriske kuldioxidniveauer steg hurtigt i slutningen af ​​hver af de sene Pleistocene -istiden, hjælper med at varme klimaet. Under den seneste opvarmnings episode, 17, For 000 år siden, jorden varmet med 9 til 13 grader Fahrenheit (5 til 7 grader Celsius).

Imidlertid, hundredvis af videnskabelige undersøgelser har ikke formået at fastslå, hvad der forårsagede de hurtige stigninger i kuldioxid, der sluttede hver istid. Forskere er enige om, at havet skal være involveret, fordi det fungerer som en stor kulkondensator, regulerer mængden af ​​kulstof, der findes i atmosfæren. Men de leder stadig efter spor for at forstå, hvad der påvirker mængden af ​​kulstof i havet under pludselige klimaforandringer.

Søer på havbunden

I løbet af de sidste to årtier har havforskere har opdaget, at der ophobes reservoirer af flydende og fast kuldioxid i bunden af ​​havet, inden for klipperne og sedimenterne i margenen til aktive hydrotermiske ventilationsåbninger. På disse steder, vulkansk magma inde fra jorden møder overophedet vand, producerer plumes af kuldioxidrige væsker, der filtrerer gennem sprækker i jordskorpen, vandrer opad mod overfladen.

Når en plume af denne væske møder koldt havvand, kuldioxiden kan størkne til en form kaldet hydrat. Hydratet danner en hætte, der fælder kuldioxid i klipperne og sedimenterne og forhindrer det i at komme ind i havet. Men ved temperaturer over cirka 48 grader Fahrenheit (9 grader Celsius), hydrat vil smelte, frigiver flydende væske eller gasformig kuldioxid direkte i det overliggende vand.

Forskere har hidtil dokumenteret reservoirer med flydende og hydreret kuldioxid i det vestlige Stillehav nær Taiwan og i Det Ægæiske Hav. I lavere vand, hvor havtemperaturerne er varmere og trykket lavere forskere har observeret rent kuldioxid, der stammer direkte fra sedimenter som en gas og stiger til havets overflade.

Et klimakort

Disse opdagelser ændrer forskernes forståelse af det marine kulstofsystem. Klimaforskere har ikke inkluderet dybe havkulstofreservoirer i nuværende modeller, der undersøger de potentielle virkninger af fremtidig opvarmning, fordi der er lidt kendt om størrelsen og fordelingen af ​​disse kulkilder.

Faktisk, der er stort set ingen data, der dokumenterer, hvor meget kuldioxid der i øjeblikket frigives fra disse reservoirer i havet. Dette gør den geologiske historie kritisk vigtig:Den bekræfter, at disse typer reservoirer har kapacitet til at frigive enorme mængder kulstof, når de forstyrres.

Analoge kulstofreservoirer er også blevet identificeret i terrestriske miljøer. I 1979, Indonesiens vulkan Dieng kvalt 142 mennesker, da den frigav næsten rent kuldioxid. I 1986, et kuldioxidreservoir i bunden af ​​Nyos -søen i Cameroun brød ud, dræber 1, 700 lokale landsbyboere og hundredvis af dyr.

Kuldioxid ventilerer også omkring Mammoth Mountain, Californien, på steder, hvor magma stiger gennem jordskorpen og går i stå på lav dybde. Høje koncentrationer af kuldioxid i jorden har dræbt mere end 100 hektar træer. Forskere arbejder på at identificere og karakterisere andre steder på land, hvor sådanne udgivelser kan forekomme.

Det er meget mere udfordrende at kvantificere kuldioxid lagret i havreservoirer. Store områder på havbunden indeholder steder med aktiv vulkanisme og hydrotermisk udluftning, men forskere ved stort set ingenting om, hvor meget kuldioxid der ophobes i de omkringliggende sten og sedimenter. Efter min mening, der er et presserende behov for at undersøge marine indstillinger, hvor kuldioxid sandsynligvis ophobes, og derefter for at vurdere, hvor modtagelige de kan være for destabilisering.

Varme oceaner, stigende risiko

Dette er ikke en indsats, der bør udskydes. Jordens oceaner opvarmes hurtigt, og klimamodeller projekterer, at de vil varme hurtigst i nærheden af ​​polerne, hvor der dannes dybe strømme, der fører varme vand ned fra overfladen.

Da disse varme farvande synker ned i havets indre, de transporterer overskydende varme til steder, hvor der kan dannes kuldioxidreservoirer. Disse varmere farvande vil i sidste ende destabilisere hydratforseglingerne, der holder flydende kuldioxid fanget.

Et sådant reservoir forekommer i det vestlige Stillehav vest for Okinawa -trug i det østkinesiske hav. Temperaturen i bundvandene på dette sted er 37 til 39 grader Fahrenheit (3 til 4 grader Celsius), hvilket betyder, at hydrathætten er inden for omkring 4-5 grader Celsius fra dets smeltepunkt.

Vigtigere, varme hydrotermiske væsker stiger fra under kuldioxidreservoiret mod overfladen. Når havene fortsætter med at varme op, temperaturforskellen mellem koldt havvand og varmere hydrotermiske væsker vil falde. Dette får hydratet til at tynde, potentielt til et punkt, hvor det ikke længere vil forhindre flydende carbondioxid i at slippe ud.

Til dato har der ikke været forskning for at vurdere, om disse havkuldioxidreservoirer er sårbare over for stigende havtemperaturer. Men Jordens forhistoriske rekord viser klart, at geologiske reservoirer kan destabiliseres-og at når de er, det fører til hurtige stigninger i atmosfærisk kuldioxid og global opvarmning. Efter min mening, dette repræsenterer en vigtig ukendt risiko, der ikke kan ignoreres.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.