Τον Ιανουάριο του 2022, το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Hunga Tonga-Hunga Ha’pai στον Νότιο Ειρηνικό προκάλεσε μια από τις πιο ισχυρές εκρήξεις στη σύγχρονη ιστορία. Αλλά οι επιστήμονες ανακάλυψαν τώρα ότι η έκρηξη προκάλεσε επίσης μια απροσδόκητη ατμοσφαιρική αντίδραση που αφαίρεσε εν μέρει το μεθάνιο, ένα ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου, από τον αέρα. Οι ερευνητές λένε ότι η ανακάλυψη θα μπορούσε τελικά να βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπτύξουν νέες στρατηγικές για την επιβράδυνση της υπερθέρμανσης του πλανήτη.
Χρησιμοποιώντας δορυφορικές παρατηρήσεις, οι επιστήμονες εντόπισαν ασυνήθιστα υψηλά επίπεδα φορμαλδεΰδης μέσα στο τεράστιο ηφαιστειακό λοφίο που δημιουργήθηκε από την έκρηξη. Αυτή η ανακάλυψη τράβηξε αμέσως την προσοχή τους επειδή η φορμαλδεΰδη παράγεται όταν το μεθάνιο διασπάται στην ατμόσφαιρα.
“Όταν αναλύσαμε τις δορυφορικές εικόνες, είδαμε με έκπληξη ένα σύννεφο με συγκέντρωση φορμαλδεΰδης σε ρεκόρ. Καταφέραμε να παρακολουθήσουμε το σύννεφο για 10 ημέρες μέχρι τη Νότια Αμερική. Επειδή η φορμαλδεΰδη υπάρχει μόνο για λίγες ώρες, δείχνει ότι το σύννεφο πρέπει να καταστρέφει συνεχώς μεθάνιο για περισσότερο από μια εβδομάδα.” Η Innovation BV, είναι ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, η οποία μόλις δημοσιεύτηκε Επικοινωνία με τη φύση.
«Είναι γνωστό ότι τα ηφαίστεια απελευθερώνουν μεθάνιο κατά τις εκρήξεις, αλλά μέχρι τώρα δεν ήταν γνωστό ότι η ηφαιστειακή τέφρα μπορεί επίσης να καθαρίσει εν μέρει αυτή τη ρύπανση», πρόσθεσε.
Η ηφαιστειακή τέφρα, το θαλασσινό αλάτι και το ηλιακό φως ξεκινούν τη χημική αντίδραση
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η έκρηξη ενεργοποίησε μια σπάνια χημική διαδικασία που είχαν εντοπίσει προηγουμένως σε ένα εντελώς διαφορετικό περιβάλλον.
Σε μια προηγούμενη μελέτη που δημοσιεύτηκε το 2023, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η σκόνη που εκτοξεύεται από την έρημο Σαχάρα στον Ατλαντικό Ωκεανό μπορεί να συνδυαστεί με το αλάτι από τον ψεκασμό της θάλασσας για να σχηματίσει μικροσκοπικά σωματίδια που ονομάζονται αερολύματα σιδήρου. Όταν το ηλιακό φως χτυπά αυτά τα σωματίδια, απελευθερώνονται άτομα χλωρίου. Αυτά τα άτομα χλωρίου αντιδρούν με το μεθάνιο και βοηθούν στη διάσπασή του στην ατμόσφαιρα. Η ανακάλυψη άλλαξε σημαντικά την κατανόηση των επιστημόνων για την ατμοσφαιρική χημεία στην τροπόσφαιρα.
“Αυτό που είναι νέο — και εντελώς εκπληκτικό — είναι ότι η ίδια διαδικασία μπορεί να δει να συμβαίνει σε ένα ηφαιστειακό λοφίο ψηλά στη στρατόσφαιρα, όπου οι φυσικές συνθήκες είναι εντελώς διαφορετικές”, δήλωσε ο Μάθιου Τζόνσον, καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, ένας από τους ερευνητές πίσω από τις δύο ανακαλύψεις.
Κατά τη διάρκεια της έκρηξης της Τόνγκα, μεγάλες ποσότητες αλμυρού θαλασσινού νερού μαζί με ηφαιστειακή τέφρα εξερράγησαν στη στρατόσφαιρα. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το ηλιακό φως αλληλεπιδρά με αυτό το μείγμα για να σχηματίσει εξαιρετικά αντιδραστικό χλώριο, το οποίο βοηθά στην καταστροφή του μεθανίου που απελευθερώνεται κατά την έκρηξη. Τα ασυνήθιστα υψηλά επίπεδα φορμαλδεΰδης που ανιχνεύονται από δορυφόρους δείχνουν ότι συμβαίνει διάσπαση μεθανίου.
Οι επιστήμονες λένε ότι οι παγκόσμιες εκτιμήσεις για το μεθάνιο ίσως χρειαστεί να αναθεωρηθούν
Η ανακάλυψη υποδηλώνει επίσης ότι οι επιστήμονες μπορεί να χρειαστεί να επανεξετάσουν τον παγκόσμιο προϋπολογισμό μεθανίου, ο οποίος υπολογίζει πόσο μεθάνιο εισέρχεται και εξέρχεται από την ατμόσφαιρα της Γης.
“Γνωρίζουμε τώρα ότι η ατμοσφαιρική σκόνη — όπως μια ηφαιστειακή έκρηξη — επηρεάζει τον προϋπολογισμό του μεθανίου, που σημαίνει τον προϋπολογισμό του πόσο μεθάνιο προστίθεται στην ατμόσφαιρα και πόσο αφαιρείται. Επειδή η σκόνη δεν έχει ληφθεί υπόψη στο παρελθόν, είναι σημαντικό να διορθώσουμε τα δεδομένα στα οποία βασίζονται αυτές οι εκτιμήσεις”, δήλωσε ο Μάθιου Τζόνσον.
Γιατί το μεθάνιο έχει σημασία για την κλιματική αλλαγή
Το μεθάνιο ευθύνεται για περίπου το ένα τρίτο της τρέχουσας υπερθέρμανσης του πλανήτη. Σε μια περίοδο 20 ετών, το μεθάνιο παγιδεύει περίπου 80 φορές περισσότερη θερμότητα από το CO2. Σε αντίθεση με το διοξείδιο του άνθρακα, ωστόσο, το μεθάνιο δεν παραμένει στην ατμόσφαιρα για αιώνες. Συνήθως χαλάει σε περίπου 10 χρόνια.
Επειδή το μεθάνιο έχει μικρή διάρκεια ζωής στην ατμόσφαιρα, η μείωση της ρύπανσης από μεθάνιο μπορεί να παράγει οφέλη σχετικά με το κλίμα σχετικά γρήγορα. Οι επιστήμονες μερικές φορές περιγράφουν τη μείωση του μεθανίου ως «φρένο έκτακτης ανάγκης» για την κλιματική αλλαγή, επειδή η μείωση των επιπέδων μεθανίου θα μπορούσε να επιβραδύνει την αύξηση της θερμοκρασίας κατά την επόμενη δεκαετία και να μειώσει τον κίνδυνο σημείων ανατροπής του κλίματος. Οι ερευνητές τονίζουν, ωστόσο, ότι η κοπή CO2 Οι εκπομπές είναι κρίσιμες για τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του κλίματος.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε να εμπνεύσει τη μελλοντική κλιματική τεχνολογία
Η ομάδα είπε ότι τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην προώθηση των προσπαθειών για την τεχνητή επιτάχυνση της απομάκρυνσης του μεθανίου από την ατμόσφαιρα. Οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο διερευνούν επί του παρόντος διάφορες πιθανές προσεγγίσεις, αλλά η ακριβής μέτρηση της απομάκρυνσης μεθανίου είναι μια μεγάλη πρόκληση.
“Πώς αποδεικνύετε ότι το μεθάνιο απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα; Πώς ξέρετε ότι η μέθοδός σας λειτουργεί; Είναι πολύ δύσκολη. Αλλά εδώ δείχνουμε ότι η διάσπαση του μεθανίου μπορεί πραγματικά να παρακολουθηθεί χρησιμοποιώντας δορυφόρους”, δήλωσε ο Δρ Jos de Lat του Βασιλικού Μετεωρολογικού Ινστιτούτου της Ολλανδίας, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης.
Η έρευνα βασίζεται στο όργανο Tropomi στον δορυφόρο Sentinel-5P της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, ο οποίος παρακολουθεί καθημερινά τα αέρια του θερμοκηπίου και την ατμοσφαιρική ρύπανση σε όλο τον κόσμο.
“Η ανάκτηση φορμαλδεΰδης από το TROPOMI σε στρατοσφαιρικά ηφαιστειακά λοφία είναι πολύ έξω από τις τυπικές συνθήκες λειτουργίας του οργάνου — έπρεπε να διορθώσουμε προσεκτικά το μη φυσιολογικό ύψος του σήματος ευαισθησίας του δορυφόρου και να λάβουμε υπόψη τις παρεμβολές από υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του θείου.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η ανακάλυψη θα μπορούσε τελικά να εμπνεύσει πρακτικές λύσεις μηχανικής που στοχεύουν στη μείωση της ρύπανσης από μεθάνιο.
“Είναι μια προφανής ιδέα για τη βιομηχανία να προσπαθήσει να αναπαράγει αυτό το φυσικό φαινόμενο — αλλά μόνο εάν μπορεί να αποδειχθεί ασφαλές και αποτελεσματικό. Η δορυφορική μας προσέγγιση μπορεί να προσφέρει έναν τρόπο να βοηθήσει στον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο οι άνθρωποι μπορούν να επιβραδύνουν την υπερθέρμανση του πλανήτη”, καταλήγει ο Μάθιου Τζόνσον.
Σχετικά με τη μελέτη
- Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η έκρηξη της Τόνγκα απελευθέρωσε περίπου 300 γιγαγραμμάρια (Gg) μεθανίου, το οποίο είναι συγκρίσιμο με τις ετήσιες εκπομπές μεθανίου που παράγονται από περισσότερες από δύο εκατομμύρια αγελάδες. Την ίδια στιγμή, το ηφαιστειακό νέφος απελευθέρωσε περίπου 900 μεγαγραμμάρια (Mg) μεθανίου την ημέρα, που ισοδυναμεί με τις ημερήσιες εκπομπές από περίπου δύο εκατομμύρια αγελάδες.
- Η έρευνα δημοσιεύεται στο Nature Communications.
- Η ερευνητική ομάδα περιελάμβανε τον Maarten van Harpen (Acea Impact Innovation BV, Ολλανδία). Isabelle De Smedt (Βασιλικό Βελγικό Ινστιτούτο Διαστημικής Αερονομίας, Βέλγιο); Daphne Meidan και Alfonso Saiz-Lopez (CSIC, Ισπανία). Matthew Johnson (Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, Δανία); Thomas Rockman (Πανεπιστήμιο Ουτρέχτης, Ολλανδία); και Jos de Laat (Βασιλικό Μετεωρολογικό Ινστιτούτο Ολλανδίας, Ολλανδία).
- Η εργασία υποστηρίχθηκε από την Spark Climate Solutions.