Kemungkinan sumber letusan metana kuno teridentifikasi – Ars Technica

Lima puluh enam juta tahun yang lalu, Triliunan ton Karbon menemukan jalannya ke atmosfer, pengasaman lautan dan menyebabkan iklim global yang sudah hangat menjadi lebih hangat lagi 5°C (9°F) – Sebuah episode yang dikenal sebagai Maksimum Termal Paleosen-Eosen atau PETM.

Saat ini, pemanasan iklim telah mempengaruhi lingkungan di darat dan di laut Hujan deras Dan Stres panas Plankton berada di dasar jaring makanan. Hewan liar memiliki persentase yang tinggi kepunahan Dan menggantikan oleh Tipe yang lebih kecilTerjadi kepunahan massal terhadap makhluk kecil pembuat cangkang dan hidup di dasar laut. Mendukung iklim yang lebih panas Buaya Dan Hutan rawa cemaraseperti yang ditemukan di Amerika Serikat bagian tenggara saat ini, di garis lintang Arktik yang tertutup es dan tundra saat ini.

Dari mana asal semua karbon ini?

Sumbernya telah diperdebatkan selama bertahun-tahun, beberapa ilmuwan menyalahkan destabilisasi es metana di dasar laut, dan yang lain menyalahkan aktivitas vulkanik yang meluas di Atlantik Utara pada saat itu. Pemodelan transisi isotop karbon menunjukkan asal karbonnya Baik sumber organik maupun vulkanikNamun proporsi relatifnya belum ditetapkan.

A Studi baru Menulis di jurnal Nature Geoscience, Profesor Christian Berndt dari GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research di Jerman menyalahkan magma bawah tanah yang mengeluarkan metana dan karbon dioksida.₂ Dari sedimen laut ke atmosfer melalui ledakan gas yang disebut ventilasi hidrotermal. Berndt bekerja dengan kelompok internasional yang terdiri dari 35 rekan penulis di makalah ini.

Menunggu 17 tahun untuk membuat janji

Gagasan bahwa ventilasi hidrotermal memainkan peran utama dalam PETM sudah ada sejak tahun 2013 2004. Gambar seismik yang dikumpulkan untuk eksplorasi minyak dan gas menunjukkan bahwa sedimen laut di lepas pantai Norwegia dipenuhi ribuan kawah berumur PETM, dan penelitian lain menemukan kawah serupa. Dekat Tanah Hijau. Namun gambar seismik tidak dapat menunjukkan dengan tepat kapan kawah terbentuk dengan cukup akurat untuk menentukan apakah kawah berperan dalam memicu PETM: “Ini pada dasarnya hanyalah dugaan,” kata Berndt.

Untuk mengetahui apakah ventilasi tersebut benar-benar menyebabkan PETM, mereka harus mendapatkan sampel dari ventilasi tersebut hingga saat ini, yang memerlukan pengeboran jauh ke dasar laut 5.600 kaki (1,7 km) di bawah Samudera Atlantik.

Jadi, pada tahun 2004, Berndt dan beberapa rekan penulis secara resmi mengusulkan proyek untuk mengebor dan mengambil sampel lubang hidrotermal, tetapi mereka harus menunggu 17 tahun sebelum akhirnya memulai pengeboran pada tahun 2021 sebagai bagian dari proyek tersebut. Program Penemuan Laut Internasional (IODP). “Anda harus bersabar,” kata Berndt.

Berndt dan rekan-rekannya berada di kapal pengeboran ilmiah JOIDESsolution saat mengebor lima sumur di Modgunn Vent, sekitar 200 mil lepas pantai Norwegia. Kawah di puncak bukaan memiliki lebar sekitar 1,3 kilometer (4.300 kaki) dan kedalaman sekitar 80 meter (260 kaki). Di bawah kawah, gambar seismik menunjukkan zona makan seperti cerobong asap sedalam 400 meter (1.300 kaki), menghubungkan kawah dengan lapisan magma yang sekarang membeku yang disebut “ambang”.

Waktu yang tepat?

“Ini adalah hal yang menarik di awal periode PETM,” kata Berndt kepada Ars.

Sampel yang diambil dari sumur memberikan “bukti konklusif adanya ventilasi hidrotermal segera sebelum dimulainya periode PETM,” mendukung “peran utama” ventilasi dalam pemanasan periode PETM, Berndt dan rekannya mengatakan dalam makalah mereka. Mereka mendasarkan hal ini pada dua bukti yang ditemukan di lubang tersebut: pergeseran isotop karbon yang menjadi ciri PETM yang diakui secara global, dan keberadaan sejenis plankton yang hanya ada selama PETM.

“Yang penting dan lebih tepat adalah perjalanan isotop karbon,” kata Berndt.

Namun dua bukti ini hanya muncul pada sedimen yang memenuhi kawah setelah Terbentuk pada awalnya; Mereka ditemukan 10-15 meter di atas dasar kawah. Jarak ini memberikan ruang untuk bermanuver dalam mengasosiasikan lubang dengan awal periode PETM. “Ini berarti lubang terbentuk sangat cepat sebelum PETM, dan selama PETM, lubang tersebut terisi,” kata Berndt.

Profesor Abe Slogs dari Universitas Utrecht, yang tidak terlibat dalam penelitian Berndt, setuju bahwa “kawah tersebut lebih tua dari periode PETM.” Namun Slugs menunjukkan bahwa spesies plankton yang ditemukan di sedimen ini terdapat di seluruh PETM. “Oleh karena itu, spesies tidak dapat membedakan awal atau inti suatu peristiwa,” kata Slogs. Dengan kata lain, kehadiran spesies ini tidak dapat mempersempit waktu terbentuknya kawah menjadi kurang dari jendela yang cukup besar.

Jadi berapa lama sebelum lubang terbentuk dalam periode PETM?

Jika hal ini terjadi ribuan tahun yang lalu, gas dari letusannya akan mencapai atmosfer lebih awal dan memicu PETM. Namun jika gunung berapi tersebut, dan gunung berapi lainnya, meletus beberapa abad atau beberapa ribu tahun yang lalu, hal tersebut dapat meningkatkan suhu.

Berndt berpendapat bahwa sedimen setinggi 10-15 m yang memenuhi kawah sebelum pergeseran isotop dan munculnya plankton PETM hanya mewakili periode waktu yang singkat. “Bisa memakan waktu 200 tahun, mungkin sampai 3.000 tahun, atau sekitar itu,” imbuhnya.

Dia menunjuk pada sebuah contoh Pengeboran ledakan Itu terjadi di Laut Utara pada tahun 1964 [a] Ia mengatakan, lubang sedalam 50 meter di Laut Utara kini hampir terisi. Selain itu, beberapa endapan Modgunn Vent mengandung lapisan tahunan Plankton musiman mekar Tampaknya memang terisi dengan cepat.

Kedalaman yang benar

Profesor Tom Gernon dari Universitas Southampton, yang tidak terlibat dalam penelitian Berndt, mengatakan: “Kemajuan utama dari penelitian ini adalah bahwa tim telah secara meyakinkan menunjukkan bahwa ventilasi terbentuk di kolom air yang cukup dangkal sekitar waktu PETM. .” Ars.

Bukti letusan dangkal berasal dari fakta bahwa isi kawah mengandung banyak material yang berasal dari bumi dan fosil plankton yang hidup di perairan dangkal. Namun tidak ada tanda-tanda pergerakan gelombang, jadi pasti cukup dalam sehingga tidak terpengaruh gelombang. Fakta-fakta ini membatasi kedalaman air pada saat letusan kawah; “Mungkin 30 hingga 150 meter merupakan perkiraan yang bagus,” kata Berndt.

Selain itu, gambar seismik menunjukkan bahwa segera setelah kawah terisi sedimen, dasar laut menjadi cukup dangkal sehingga terkikis oleh gelombang, sehingga tidak mungkin lebih dalam lagi saat kawah meletus.

“Mengapa iklim ini relevan?” Berndt bertanya.

Kedalaman letusan membuat perbedaan besar dalam pengaruhnya terhadap iklim. Hal ini karena metana merupakan gas rumah kaca yang sangat kuat di atmosfer 25 kali lebih kuat karbon dioksida₂Namun ia harus memasuki atmosfer untuk menghangatkannya. Sebagian besar metana yang naik ke perairan dalam saat ini diubah menjadi karbon dioksida₂ sebelum dapat lepas ke atmosfer. Bagi Modgunn Vent, “kedalaman perairan yang dangkal ini akan memungkinkan metana mencapai langsung ke atmosfer…dan itulah pentingnya,” jelas Berndt.

Jika Anda melakukan perjalanan ke masa lalu untuk menyaksikan salah satu ledakan ini dari lubang 100 meter di bawah permukaan laut, “Anda mungkin akan melihat banyak air berlumpur di permukaan dan mungkin banyak gelembung metana,” kata Berndt. Namun jika kedalaman lubang hanya 30 meter, letusannya akan “benar-benar melesat ke udara!” Dia berkata.

Berdasarkan jumlah ventilasi yang muncul pada data seismik di kedua sisi Atlantik Utara, Berndt memperkirakan ada ribuan ventilasi yang meledak pada awal PETM, sehingga dampak kumulatifnya terhadap iklim akan sangat besar. Beberapa di antaranya berukuran besar – tepat di sana Pembukaan selebar 11 kilometer Di luar Greenland, ukurannya sebesar Buffalo, New York, atau Savannah, Georgia.

Pemodelan Bagaimana panas menyebar dari “kusen” magma bawah tanah untuk melepaskan gas dari sedimen menunjukkan bahwa banyak ventilasi mungkin terus melepaskan metana untuk waktu yang lama, sehingga memperpanjang efek termalnya – selama “mungkin 10.000 tahun atau lebih,” kata Berndt.

Mungkin diperlukan waktu puluhan tahun untuk menyelesaikan perdebatan ini

Terlepas dari bukti “konklusif” yang disajikan oleh Berndt dan rekan-rekannya, Gernon dan Sluis tidak yakin. “Dalam hal potensi peran besar ventilasi hidrotermal dalam meningkatkan pemanasan global, saya rasa masih belum ada kepastian mengenai hal tersebut,” kata Gernon, yang berpartisipasi dalam penelitian tersebut. Baru-baru ini menerbitkan sebuah makalah Salahkan perusahaan₂ Aktivitas gunung berapi yang meletus secara tiba-tiba menjadi penyebabnya. “Ventilasi tersebut bukanlah penyebab dimulainya periode PETM, namun berkontribusi terhadap durasi periode PETM yang sangat lama,” kata Slugs kepada Ars.

Mengambil sampel lebih banyak ventilasi di Atlantik Utara akan membantu menyelesaikan perdebatan ini. Namun para ilmuwan yang tertarik harus menunggu 17 tahun untuk mendapatkan sumur ini, dan National Science Foundation Kapal tersebut telah dibatalkan Siapa yang menggalinya dan tidak punya rencana penggantinya. Jadi pengeboran lebih lanjut bisa memakan waktu puluhan tahun. “IODP telah menjadi program geosains yang paling penting dan sukses di dunia selama 50 tahun terakhir, jadi sangatlah gila jika mengabaikannya sepenuhnya dan tidak menggantinya,” kata Berndt.

Sementara itu, ilmuwan lain saat ini sedang memeriksa batuan yang diperoleh dari lubang bor untuk mencari bahan yang sesuai untuk penanggalan radiometrik resolusi tinggi, yang mungkin dapat membatasi waktu pembuatan lubang dengan lebih baik.

Ilmu Pengetahuan Alam Kebumian, 2023. DOI: 10.1038/s41561-023-01246-8