Identificada posible fuente de antigua erupción de metano – Ars Technica

Hace cincuenta y seis millones de años, Billones de toneladas El carbono encontró su camino hacia la atmósfera, acidificación océanos y provocando que el clima global, ya cálido, se caliente en otra cantidad 5ºC (9°F) – Un episodio conocido como Máximo Térmico Paleoceno-Eoceno o PETM.

Tal como está hoy, el calentamiento del clima ha afectado el medio ambiente terrestre y marítimo. Lluvia Pesada Y Estrés por calor El plancton se encuentra en la base de la red alimentaria. Los animales salvajes tenían un alto porcentaje de extinción Y reemplazando por tipos más pequeñosHubo una extinción masiva de las pequeñas criaturas que fabrican conchas y viven en el fondo del mar. Apoyar un clima más cálido cocodrilos Y Bosques pantanosos de cipresescomo los que se encuentran hoy en el sureste de los Estados Unidos, en las latitudes árticas cubiertas de hielo y en la tundra actual.

¿De dónde vino todo este carbono?

Su origen ha sido debatido durante años, y algunos científicos culpan a la desestabilización del hielo de metano en el fondo marino, y otros señalan a una actividad volcánica generalizada en el Atlántico Norte en ese momento. El modelado de la transición de isótopos de carbono indica de qué carbono se origina Fuentes tanto orgánicas como volcánicas.Pero las proporciones relativas no han sido determinadas.

a Nuevo estudio En un artículo en la revista Nature Geoscience, el profesor Christian Berndt del Centro Helmholtz de Investigación Oceánica GEOMAR en Alemania culpa al magma subterráneo que expulsa metano y dióxido de carbono.₂ De los sedimentos marinos a la atmósfera a través de explosiones de gas llamadas respiraderos hidrotermales. Berndt trabajó con un grupo internacional de 35 coautores del artículo.

Esperando 17 años para una cita

La idea de que la ventilación hidrotermal jugó un papel importante en el PETM se remonta a 2013. 2004. Las imágenes sísmicas recopiladas para la exploración de petróleo y gas mostraron que los sedimentos marinos frente a Noruega estaban llenos de miles de cráteres de la edad del PETM, y otros estudios han encontrado cráteres similares. Cerca de Groenlandia. Pero las imágenes sísmicas no pudieron precisar el momento en que se formaron los cráteres con suficiente precisión para determinar si desempeñaron un papel en la activación del PETM: «Esto fue básicamente una conjetura», dijo Berndt.

Para saber si los respiraderos realmente causaron el PETM, tuvieron que obtener muestras de ellos para fecharlos, lo que requirió perforar profundamente en el fondo marino a 5.600 pies (1,7 km) por debajo del Océano Atlántico.

Entonces, en 2004, Berndt y varios coautores propusieron formalmente un proyecto para perforar y tomar muestras de un respiradero hidrotermal, pero tuvieron que esperar 17 años antes de comenzar finalmente a perforar en 2021 como parte del proyecto. Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos (IODP). «Hay que tener paciencia», dijo Berndt.

Berndt y sus colegas estaban a bordo del buque de perforación científico JOIDESsolution mientras perforaba cinco pozos en Modgunn Vent, a unas 200 millas de la costa noruega. El cráter en la parte superior de la abertura tiene aproximadamente 1,3 kilómetros (4300 pies) de ancho y unos 80 metros (260 pies) de profundidad. Debajo del cráter, las imágenes sísmicas muestran una zona de alimentación similar a una chimenea a 400 metros (1300 pies) de profundidad, que conecta el cráter con una capa de magma ahora congelada llamada «alféizar».

¿Tiempo correcto?

«Esto fue algo interesante al comienzo del período PETM», dijo Berndt a Ars.

Las muestras recuperadas de los pozos proporcionan «evidencia concluyente de respiradero hidrotermal inmediatamente antes del inicio del período PETM», lo que respalda el «papel importante» de los respiraderos en el calentamiento del período PETM, dicen Berndt y sus colegas en su artículo. Basan esto en dos líneas de evidencia encontradas en el agujero: el cambio globalmente reconocido en los isótopos de carbono que caracteriza al PETM, y la presencia de un tipo de plancton que solo estaba presente durante el PETM.

«Lo que es crucial y más preciso es la excursión de los isótopos de carbono», afirmó Berndt.

Pero estas dos líneas de evidencia sólo aparecen en los sedimentos que llenaron el cráter. después Formado en el principio; Fueron encontrados entre 10 y 15 metros sobre el suelo del cráter. Esta distancia deja margen de maniobra para asociar el agujero con el inicio del período PETM. «Esto significa que el agujero se formó poco antes del PETM y durante el PETM se llenó», dijo Berndt.

El profesor Abe Slogs de la Universidad de Utrecht, que no participó en el estudio de Berndt, coincide en que «el cráter es más antiguo que el período PETM». Pero Slugs señala que las especies de plancton encontradas en estos sedimentos estaban presentes en todo el PETM. «Por lo tanto, la especie no puede distinguir entre el comienzo o el cuerpo de un evento», dijo Slogs. En otras palabras, la presencia de esta especie no puede reducir el tiempo en el que se formó el cráter a menos de una ventana bastante grande.

Entonces, ¿cuánto tiempo pasa antes de que se forme un agujero en un período PETM?

Si esto hubiera sido hace miles de años, el gas de su erupción habría llegado a la atmósfera mucho antes para desencadenar un PETM. Pero si el volcán y otros volcanes hubieran entrado en erupción hace unos siglos o miles de años, podrían haber elevado las temperaturas.

Berndt sostiene que los 10-15 m de sedimento que llenaron el cráter antes del cambio isotópico y la aparición del plancton PETM representan sólo un corto período de tiempo. «Podrían pasar 200 años, tal vez hasta 3.000 años, o algo así», añadió.

Señala un ejemplo Perforación con voladura Ocurrió en el Mar del Norte en 1964. [a] Un agujero de 50 metros de profundidad en el Mar del Norte ya está casi lleno, afirmó. Además, algunos de los depósitos de Modgunn Vent contienen capas anuales Floraciones estacionales de plancton Parece que se estaba llenando rápidamente.

Profundidad correcta

El profesor Tom Gernon de la Universidad de Southampton, que no participó en el estudio de Berndt, dijo: «El principal avance de este estudio es que el equipo ha demostrado de manera convincente que los respiraderos se formaron en una columna de agua bastante poco profunda alrededor de la época del PETM. «. Ars.

La evidencia de una erupción poco profunda proviene del hecho de que el relleno del cráter contiene una gran cantidad de material derivado de la Tierra y fósiles de plancton que vivían en aguas poco profundas. Pero no había señales de movimiento de olas, por lo que debió ser lo suficientemente profundo como para no ser afectado por las olas. Estos hechos ponen límites a la profundidad del agua en el momento de la erupción del cráter; «Tal vez entre 30 y 150 metros sea una buena estimación», dijo Berndt.

Además, las imágenes sísmicas muestran que poco después de que el cráter se llenara de sedimento, el fondo del mar se volvió lo suficientemente poco profundo como para ser erosionado por las olas, por lo que no podría haber sido mucho más profundo cuando el cráter entró en erupción.

“¿Por qué fue relevante este clima?” -preguntó Berndt.

La profundidad de una erupción marca una gran diferencia en su efecto sobre el clima. Esto se debe a que el metano es un potente gas de efecto invernadero en la atmósfera, más aún 25 veces más fuerte de dióxido de carbono₂Pero debe entrar en la atmósfera para calentarla. La mayor parte del metano que hoy sube a las aguas profundas se convierte en dióxido de carbono.₂ antes de que pueda escapar a la atmósfera. Para Modgunn Vent, «esta poca profundidad de agua permitirá que el metano llegue directamente a la atmósfera… y esa es realmente la importancia», explicó Berndt.

Si viajaras en el tiempo para observar una de estas explosiones desde un respiradero a 100 metros bajo el nivel del mar, «probablemente verías mucha agua turbia en la superficie y probablemente muchas burbujas de metano», dijo Berndt. Pero si el respiradero tuviera sólo 30 metros de profundidad, la erupción «realmente saldría disparada por el aire». Él dijo.

A partir del número de respiraderos que aparecen en los datos sísmicos a ambos lados del Atlántico Norte, Berndt estima que fueron miles los que explotaron al inicio del PETM, por lo que su impacto acumulativo en el clima sería enorme. Algunos de ellos eran enormes, justo ahí Una apertura de 11 kilómetros de ancho Frente a Groenlandia, es del tamaño de Buffalo, Nueva York, o Savannah, Georgia.

Modelado La forma en que el calor se propaga desde los «alféizares» subterráneos de magma para liberar gas de los sedimentos muestra que muchos respiraderos pueden haber seguido liberando metano durante mucho tiempo, prolongando su efecto térmico, durante «tal vez unos 10.000 años», dijo Berndt.

Puede que sean necesarias décadas para resolver el debate

A pesar de las pruebas «conclusivas» presentadas por Berndt y sus colegas, Gernon y Sluis no están convencidos. «En términos del posible papel importante de los respiraderos hidrotermales en el aumento del calentamiento global, creo que aún no se ha decidido», dijo Gernon, quien participó en el estudio. Recientemente publicó un artículo Culpar a la empresa₂ Emitido por una erupción repentina de actividad volcánica como causa. «Los respiraderos no fueron la causa del inicio del período PETM, pero contribuyeron a la duración anormalmente larga del período PETM», dijo Slugs a Ars.

Tomar muestras de más respiraderos en el Atlántico Norte ayudaría a resolver el debate. Pero los científicos interesados ​​tuvieron que esperar 17 años para obtener estos pozos, y la Fundación Nacional de Ciencias Desde entonces, el barco ha sido cancelado. Quien los desenterró y no tiene previsto reemplazarlos. Por lo tanto, más perforaciones podrían llevar décadas. «El IODP ha sido el programa de geociencias más importante y exitoso del mundo durante los últimos 50 años, por lo que sería una locura abandonarlo por completo y no reemplazarlo», afirmó Berndt.

Mientras tanto, otros científicos están examinando rocas recuperadas mediante perforaciones en busca de materiales adecuados para la datación radiométrica de alta resolución, lo que puede limitar mejor el momento de la perforación.

Ciencias Naturales de la Tierra, 2023. DOI: 10.1038/s41561-023-01246-8