Naukowcy z Danii, Niderlandów, Belgii i Hiszpanii, badający skutki erupcji podwodnego wulkanu Hunga Tonga - Hunga Ha’apai, która miała miejsce w styczniu 2022 roku na południowym Pacyfiku, odkryli zaskakujący mechanizm. Okazuje się, że ten jeden z najbardziej gwałtownych wybuchów wulkanicznych współczesnych czasów nie tylko uwolnił do atmosfery ogromne ilości gazów cieplarnianych, ale także przyczynił się do... oczyszczenia powietrza z metanu, jednego z najgroźniejszych dla klimatu gazów. Dr Maarten van Herpen, główny autor badania opublikowanego właśnie w czasopiśmie "Nature Communications", podkreśla, że choć wiadomo było, iż wulkany podczas erupcji emitują metan, dotychczas nie zdawano sobie sprawy, że popiół wulkaniczny może również przyczyniać się do usuwania tego gazu z atmosfery.
- Najnowsze informacje z Polski i świata znajdziesz na stronie głównej RMF24.pl.
Mechanizm, który może sprawiać, że wulkany "sprzątają po sobie" odkryto po tym, jak naukowcy, korzystając z zaawansowanych pomiarów satelitarnych, zaobserwowali w rozległej chmurze popiołu wulkanicznego wyjątkowo wysokie stężenia formaldehydu. To odkrycie było kluczowe, bo formaldehyd powstaje jako krótkotrwały produkt pośredni podczas rozkładu metanu w atmosferze. Analiza zdjęć satelitarnych wykazała, że chmura formaldehydu utrzymywała się przez 10 dni, przemieszczając się aż do Ameryki Południowej. Ponieważ formaldehyd znika z atmosfery w ciągu kilku godzin, oznacza to, że proces rozkładu metanu zachodził nieprzerwanie przez ponad tydzień.
Zespół badawczy wskazuje na wyjątkowy proces chemiczny, który po raz pierwszy zaobserwowano w 2023 roku, ale w zupełnie innym regionie świata. Wówczas odkryto, że pył saharyjski, przemieszczając się nad Atlantykiem, miesza się z solą morską, tworząc tzw. aerozole żelazowo-solne. Pod wpływem promieniowania słonecznego z tych aerozoli uwalniają się atomy chloru, które następnie reagują z metanem, przyspieszając jego rozkład w atmosferze.
Zaskoczeniem jest fakt, że podobny mechanizm może zachodzić również w chmurze popiołu wulkanicznego, unoszącej się wysoko w stratosferze, gdzie warunki fizyczne są zupełnie inne niż w niższych warstwach atmosfery. Erupcja Hunga Tonga–Hunga Ha’apai wyrzuciła do stratosfery wraz z popiołem ogromne ilości słonej wody morskiej. Według badaczy, pod wpływem światła słonecznego w tej mieszance powstały wysoce reaktywne atomy chloru, które przyczyniły się do rozkładu metanu uwolnionego podczas wybuchu. Widocznym dowodem tego procesu były właśnie duże ilości formaldehydu wykryte na zdjęciach satelitarnych.
Metan odpowiada obecnie za około jedną trzecią globalnego ocieplenia. W perspektywie 20 lat jego potencjał cieplarniany jest aż 80 razy większy niż dwutlenku węgla. Na szczęście metan stosunkowo szybko ulega rozkładowi w atmosferze, zwykle w ciągu około 10 lat. Oznacza to, że ograniczenie emisji metanu już teraz może przynieść zauważalne efekty klimatyczne w ciągu jednej dekady. Dlatego naukowcy określają redukcję metanu mianem hamulca awaryjnego dla zmian klimatu, który może pomóc zapobiec przekroczeniu niebezpiecznych punktów krytycznych.
Odkrycie mechanizmu naturalnego rozkładu metanu przez wulkaniczne aerozole może stać się inspiracją dla rozwoju nowych technologii mających na celu przyspieszenie usuwania tego gazu z atmosfery. Obecnie trwają prace nad różnymi metodami sztucznego przyspieszania rozkładu metanu, jednak jednym z największych wyzwań pozostaje wiarygodny pomiar skuteczności tych działań.
Najnowsze badania pokazują, że rozkład metanu można śledzić z wykorzystaniem zaawansowanych instrumentów satelitarnych, takich jak TROPOMI na pokładzie satelity Sentinel-5P Europejskiej Agencji Kosmicznej, który codziennie monitoruje zanieczyszczenia powietrza i gazy cieplarniane na całym świecie. Naukowcy musieli jednak dostosować czułość instrumentu do nietypowych warunków - sygnał pochodził z dużych wysokości i był zakłócany przez wysokie stężenia dwutlenku siarki.
Według szacunków badaczy, podczas erupcji wulkan wyemitował około 300 gigagramów metanu - to ilość odpowiadająca rocznym emisjom ponad dwóch milionów krów. Jednocześnie, dzięki naturalnemu mechanizmowi rozkładu, każdego dnia usuwanych było z atmosfery około 900 megagramów metanu, co odpowiada dziennym emisjom dwóch milionów krów.
To odkrycie ma istotne znaczenie dla nauki, sugeruje, że globalny bilans metanu wymaga rewizji. Dotychczas nie uwzględniano wpływu pyłu atmosferycznego, takiego jak popiół wulkaniczny, na usuwanie metanu z atmosfery. Naukowcy podkreślają konieczność aktualizacji danych, na których opierają się szacunki dotyczące emisji i usuwania tego gazu. Badania te mogą stanowić przełom w poszukiwaniu skutecznych metod ograniczania ocieplenia klimatu.
Naturalny proces zaobserwowany w chmurze popiołu wulkanicznego może być inspiracją dla przemysłu i inżynierów, którzy poszukują sposobów na powtórzenie tego zjawiska w sposób kontrolowany i bezpieczny. Kluczowe będzie jednak zapewnienie, że takie działania nie przyniosą niepożądanych skutków ubocznych i będą skutecznie monitorowane. Zdaniem autorów pracy, odkrycie to otwiera nowy rozdział w badaniach nad chemią atmosfery i daje nadzieję na opracowanie innowacyjnych rozwiązań, które pomogą spowolnić tempo globalnego ocieplenia.
Autorzy pracy to Maarten van Herpen (Acacia Impact Innovation BV, Niderlandy), Isabelle De Smedt (Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Daphne Meidan i Alfonso Saiz-Lopez (CSIC, Hiszpania), Matthew Johnson (University of Copenhagen), Thomas Röckmann (Utrecht University) i Jos de Laat (Royal Netherlands Meteorological Institute).
