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古代海洋甲烷不会立即威胁到气候变化

2022年10月18日
研究人员拿着一根大软管站在船上.研究人员使用一个巨大的吸水软管收集了数千加仑的海水, 当时在研究船上的休·夏普号. 研究人员从每个样本中提取甲烷, 把甲烷压缩到气瓶里, 把气瓶带回约翰·凯斯勒的实验室, 罗彻斯特的地球和环境科学教授. 左起:郑东柱, a former research scientist in Kessler's lab; Kenneth Fairbarn, a research technician on the ship; Ben Riddell-Young '18; Lillian Henderson '19; and Allison Laubach '18, '19 (MS). (亚博买球图片/ 约翰·凯斯勒)

新的研究表明,在变暖的条件下,中纬度地区的海洋甲烷储备不会释放到大气中.

在海洋表面的深处, 海底含有大量自然形成的, 冰状沉积物由水和浓缩的甲烷气体组成. 几十年来,, 气候科学家想知道,随着海洋温度变暖,这个甲烷水合物库是否会“融化”并向海洋和大气释放大量甲烷.

科学家的新研究 罗彻斯特大学, 美国地质调查局, 加州大学欧文分校是第一个直接证明水合物分解释放的甲烷是甲烷的 到达大气层.

研究人员,包括 约翰·凯斯勒他是哈佛大学的教授 地球与环境科学系“,, 郑东珠, 他曾是凯斯勒实验室的研究科学家,现在是韩国釜山国立大学海洋系的助理教授, 在中纬度地区——地球的亚热带和温带进行了研究.

而甲烷水合物储层的稳定性对温度变化较为敏感, 在进行这项研究的中纬度地区, 亚博买球没有看到甲烷水合物被排放到大气中的迹象,荣格说, 第一作者 这项研究,出版于 自然地球科学.

甲烷水合物是如何形成、稳定和降解的

甲烷被锁在冰状甲烷水合物中,对气候没有影响. 但一旦释放到大气中,它就会成为一种强大的吸热气体. 今天的大气中含有人类活动排放的甲烷,比如化石燃料的开采和使用, 农业, 垃圾填埋场和湿地自然排放的甲烷, 森林大火, 水生环境, 沿海地区和岸上的渗水.

海洋沉积物是甲烷水合物形式的天然甲烷古老水库的巨大仓库.

荣格说:“全球天然气水合物中锁定的甲烷数量令人震惊。.

科学家们假设,即使这个水库的一部分被释放,也会显著加剧气候变化.

凯斯勒说:“想象一下,在你的鱼缸里有一个泡泡,从鱼缸的底部到顶部,然后爆炸,把泡泡里的东西释放到上面的空气中——这就是许多人看待水合物分解如何导致亚博买球的世界变暖的方式.”

甲烷和水在高压和低温条件下相遇形成天然气水合物. 在海洋中位于温带和亚热带中纬度的部分, 水合物只有在海平面以下500米(约1640英尺)的深度才能保持稳定. 一般来说,水合物在海面下越深就越稳定.

两名戴着安全帽的研究人员从一艘研究船的一侧拿着一根大软管.

钟东柱(左), 约翰·凯斯勒实验室的前研究科学家, 和Mihai Leonte ' 19(博士)使用一个巨大的吸入软管收集海水. (亚博买球图片/ 约翰·凯斯勒)

这意味着甲烷水合物的稳定边界——500米——是一个“甜点”.“在海水温度变暖的情况下,它最容易融化, 而且,这是一个“先前水化”的甲烷气泡在到达大气之前所要经过的最短距离.

但即使在这个最佳位置, 研究人员没有观察到甲烷水合物被排放到大气中的证据.

指纹甲烷来源

进行他们的研究, 研究人员从大西洋和太平洋中纬度地区不同深度收集的海水样本中,测量了海洋甲烷的独特同位素“特征”. 这使他们能够直接确定海水中甲烷的来源.

哪怕是做一次测量, 它们需要大量的水——一个样本就包含了大约2000加仑的海水. 研究人员使用一个巨大的吸入软管来收集样本,并使用了一个 他们团队开发的新技术 这包括从每个样品中提取甲烷. 研究人员将甲烷压缩到圆柱体中,然后带回河校区凯斯勒的实验室,准备进行分析.

正如研究人员记录的那样,古老的甲烷正在从海底释放出来. 然而,他们在地表水中发现了少量的这种古老的甲烷. 他们得出结论, 基于早期的研究, 甲烷气体首先溶解在深海,然后海洋微生物对甲烷进行生物降解, 在它离开水之前转化成二氧化碳.

Kessler团队和其他人之前的研究发现,这些过程在中纬度地区很活跃,类似的过程也起到了帮助作用 减轻甲烷的影响 在“深水地平线”漏油事件中被释放出来.

二氧化碳, 同时也是温室气体, 可以与海水中的其他碳储层相结合,凯斯勒说. 而一些二氧化碳也会被排放到大气中, 它会在更长的时间尺度上发生——数千年——而且变暖不会那么剧烈.

这项新研究建立在此基础之上 以前的工作 凯斯勒实验室的研究重点是北冰洋的甲烷水合物. 北极水域是研究水合物的另一个最佳地点,因为寒冷的温度意味着水合物在浅水中会不稳定, 在那里它们只有很短的距离才能到达大气层.

凯斯勒称这些结果是“好消息”,但这也强调了亚博买球仍需做的工作.  “这告诉亚博买球,为了减少大气中的甲烷来源, 亚博买球可以把更多的注意力放在减少人类排放上,他说.


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类别: 科学 & 技术