En tunn del av en iskärna som samlats upp vid Taylor Glacier i Antarktis. Iskärnproven innehåller små luftbubblor med små mängder gammal luft fångad inuti. Forskarna använder en smältkammare för att extrahera den gamla luften från bubblorna och sedan studera dess kemiska sammansättning. Rochester -forskningen fokuserade på att mäta luftens sammansättning från tiden för jordens sista nedbrytning, 8, 000-15, 000 år sedan. Denna tidsperiod är en partiell analog till idag. Kredit:University of Rochester / Vasilii Petrenko
Permafrost i jorden och metanhydrater djupt i havet är stora reservoarer av gammalt kol. När jord- och havstemperaturen stiger, reservoarerna kan brytas ner, frigör enorma mängder av den kraftiga växthusgasen metan. Men skulle denna metan verkligen ta sig till atmosfären?
Forskare vid University of Rochester — inklusive Michael Dyonisius, en doktorand i labbet av Vasilii Petrenko, professor i jord- och miljövetenskap - och deras medarbetare studerade metanutsläpp från en period i jordens historia delvis analogt med jordens uppvärmning idag. Deras forskning, publicerad i Vetenskap , indikerar att även om metan släpps ut från dessa stora naturlager som svar på uppvärmningen, väldigt lite når faktiskt atmosfären.
"En av våra hempunkter är att vi måste vara mer bekymrade över de antropogena utsläppen-de som härrör från mänsklig verksamhet-än de naturliga återkopplingarna, "Säger Dyonisius.
Vad är metanhydrat och permafrost?
När växter dör, de sönderdelas till kolbaserat organiskt material i jorden. Vid extremt kalla förhållanden, kolet i det organiska materialet fryser och fastnar istället för att släppas ut i atmosfären. Detta bildar permafrost, jord som kontinuerligt har frusit - även under sommaren - i mer än ett år. Permafrost finns mestadels på land, främst i Sibirien, Alaska, och norra Kanada.
Tillsammans med organiskt kol, det finns också ett överflöd av vattenis i permafrosten. När permafrosten tinar vid stigande temperaturer, isen smälter och den underliggande jorden blir vattentät, hjälper till att skapa syrefattiga förhållanden-den perfekta miljön för mikrober i jorden för att konsumera kolet och producera metan.
Fångade luftbubblor är bland de mest unika paleomiljöregistren eftersom de innehåller ett faktiskt prov av atmosfären från det förflutna. Upphovsman:Thomas Bauska
Metanhydrater, å andra sidan, finns mestadels i havssediment längs de kontinentala marginalerna. I metanhydrater, burar av vattenmolekyler fäller metanmolekyler inuti. Metanhydrat kan endast bildas under höga tryck och låga temperaturer, så de finns främst djupt i havet. Om havstemperaturen stiger, så kommer temperaturen på havssedimenten där metanhydraterna finns. Hydraterna kommer då att destabilisera, falla isär, och släpp metangasen.
"Om ens en bråkdel av det destabiliseras snabbt och att metan överförs till atmosfären, vi skulle ha en enorm växthuspåverkan eftersom metan är en så stark växthusgas, "Petrenko säger." Oron har verkligen att göra med att släppa ut en rejält mängd kol från dessa bestånd till atmosfären när klimatet fortsätter att värmas. "
Samlar in data från iskärnor
För att avgöra hur mycket metan från gamla kolavlagringar som kan släppas ut i atmosfären under uppvärmningsförhållanden, Dyonisius och hans kollegor vände sig till mönster i jordens förflutna. De borrade och samlade iskärnor från Taylor Glacier i Antarktis. Iskärnproven fungerar som tidskapslar:de innehåller små luftbubblor med små mängder gammal luft fångad inuti. Forskarna använder en smältkammare för att extrahera den gamla luften från bubblorna och sedan studera dess kemiska sammansättning.
Dyonisius forskning fokuserade på att mäta luftens sammansättning från tiden för jordens sista nedbrytning, 8, 000-15, 000 år sedan.
"Tidsperioden är en partiell analog till idag, när jorden gick från ett kallt till ett varmare tillstånd, "Säger Dyonisius." Men under den senaste nedgången, förändringen var naturlig. Nu drivs förändringen av mänsklig aktivitet, och vi går från ett varmt tillstånd till ett ännu varmare tillstånd. "
Metan är en spårgas som finns i delar per miljard nivå. Kol-14 är den sällsynta isotopen av kol; det finns bara en molekyl kol-14 per 1012 kolmolekyler totalt. På grund av sällsyntheten av både kol-14 och metan, forskare var tvungna att samla in 1000 kg is för att extrahera 15 mikrogram metanbaserat kol som var nödvändigt för radiokolmetanmätning i iskärnan. Upphovsman:Ben Hmiel
Analys av kol-14-isotopen av metan i proverna, gruppen fann att metanutsläppen från de gamla kolreservoarerna var små. Således, Dyonisius avslutar, "sannolikheten för att dessa gamla kolreservoarer destabiliserar och skapar en stor positiv uppvärmningsåterkoppling i dag är också låg."
Dyonisius och hans medarbetare kom också fram till att metanen som släpps inte når atmosfären i stora mängder. Forskarna tror att detta beror på flera naturliga "buffertar".
Buffertar skyddar mot utsläpp till atmosfären
När det gäller metanhydrater, om metan släpps ut i djuphavet, det mesta upplöses och oxideras av havsmikrober innan det någonsin når atmosfären. Om metan i permafrosten bildas tillräckligt djupt i jorden, det kan oxideras av bakterier som äter metan, eller kolet i permafrosten får aldrig förvandlas till metan och kan istället frigöras som koldioxid.
"Det verkar som om alla naturliga buffertar finns på plats säkerställer att det inte släpps ut mycket metan, "Säger Petrenko.
Uppgifterna visar också att metanutsläppen från våtmarker ökade som svar på klimatförändringar under den senaste nedbrytningen, och det är troligt att våtmarksutsläpp kommer att öka när världen fortsätter att värma idag.
Ändå, Petrenko säger, "Antropogena metanutsläpp är för närvarande större än utsläpp från våtmarker med en faktor på cirka två, och våra data visar att vi inte behöver vara lika bekymrade över stora metanutsläpp från stora kolreservoarer som svar på framtida uppvärmning; vi borde vara mer bekymrade över metan som släpps ut från mänsklig verksamhet. "
