واسیلی پترنکو در حال بارگذاری یک هسته یخی در محفظه ذوب برای استخراج هوای باستانی به دام افتاده. (خاویر فین/دانشگاه روچستر)
محققان گزارش میدهند که انسانها احتمالاً از طریق استفاده و استخراج سوختهای فسیلی، متان بیشتری نسبت به آنچه دانشمندان قبلاً تصور میکردند، به جو زمین وارد میکنند.
آنها همچنین دریافتند که خطر اینکه گرمایش باعث آزاد شدن متان از مخازن طبیعی بزرگ کربن باستانی شود، کم به نظر میرسد.
در سال ۲۰۱۱، تیمی از محققان به رهبری واسیلی پترنکو، استادیار علوم زمین و محیط زیست در دانشگاه روچستر، هفت هفته را در قطب جنوب صرف جمعآوری و مطالعه نمونههای ۲۰۰۰ پوندی از هستههای یخی یخچالهای طبیعی کردند که قدمت آنها تقریباً به ۱۲۰۰۰ سال پیش برمیگشت.
هوای باستانی محبوس شده در یخ، دادههای جدید و شگفتانگیزی در مورد متان آشکار کرد که میتواند به سیاستگذاران در بررسی راههای کاهش گرمایش جهانی کمک کند.
«... انتشار متان ناشی از سوختهای فسیلیِ ساختهی دست بشر، حتی از آنچه قبلاً تصور میشد، بیشتر است...»
محققان یافته های خود را در طبیعت.
پترنکو میگوید: «نتایج ما نشان میدهد که انتشار متان ناشی از سوختهای فسیلی انسانی (ساخته دست بشر) حتی بیشتر از آن چیزی است که قبلاً تصور میشد. این بدان معناست که ما با مهار انتشار متان ناشی از سوختهای فسیلی، قدرت بیشتری برای مبارزه با گرمایش جهانی داریم.»
جو امروزی حاوی متانی است که به طور طبیعی - از تالابها، آتشسوزیهای جنگلی یا نشتهای اقیانوسی و زمینی - و متان منتشر شده از فعالیتهای انسانی مانند استخراج و استفاده از سوختهای فسیلی، پرورش دام و ایجاد محلهای دفن زباله منتشر میشود، که متان منتشر شده توسط انسان 60 درصد یا بیشتر از کل را تشکیل میدهد.
دانشمندان قادرند سطح کل متان موجود در جو و چگونگی تغییر آن در چند دهه گذشته را به طور دقیق اندازهگیری کنند.
چالش؟ تجزیه این مجموع به منابع خاص.
هنریش شیفر، دانشمند علوم جوی در مؤسسه ملی تحقیقات آب و جو (NIWA) در نیوزیلند، جایی که بخش مهمی از پردازش نمونهها انجام شد، میگوید: «ما اطلاعات کمی در مورد میزان متان تولید شده از منابع مختلف و چگونگی تغییر این میزان در واکنش به فعالیتهای صنعتی و کشاورزی یا به دلیل رویدادهای اقلیمی مانند خشکسالی داریم.»
شافر میگوید: «این موضوع درک این موضوع را که برای کاهش سطح متان باید بهطور خاص کدام منابع را هدف قرار دهیم، دشوار میکند.»
دانشمندان میتوانند از اندازهگیری ایزوتوپهای مختلف متان (مولکولهای متان با اتمهایی با جرم کمی متفاوت) برای شناسایی برخی از منابع استفاده کنند. اما حتی این رویکرد همیشه کارساز نیست زیرا «نشانههای» ایزوتوپی برخی از منابع میتوانند بسیار مشابه باشند.
برای مثال، متان فسیلی، متانی است که از ذخایر هیدروکربن باستانی، که معمولاً در مکانهای غنی از سوختهای فسیلی یافت میشوند، ساطع میشود. متان فسیلی که به طور طبیعی از این مکانها نشت میکند - "متان زمینشناسی" - دارای امضای ایزوتوپی است که با متان فسیلی ساطع شده هنگام حفر چاههای گاز توسط انسانها یکسان است.
بنابراین، تفکیک منابع طبیعی و انسانی و تخمین میزان انتشار گازهای گلخانهای توسط انسانها دشوار بوده است.
پترنکو و تیمش برای درک بهتر اجزای طبیعی و انسانی متان فسیلی، به گذشته روی آوردند.
آزمایشگاه پترنکو به درک چگونگی واکنش گازهای گلخانهای طبیعی و مصنوعی به تغییرات اقلیمی اختصاص دارد. آنها تجزیه و تحلیل میکنند که چگونه تغییرات اقلیمی گذشته بر گازهای گلخانهای در طول زمان تأثیر گذاشتهاند و چگونه این گازها ممکن است به افزایش دما در آینده واکنش نشان دهند.
در این مورد، پترنکو و همکارانش، سوابق جوی گذشته را با استفاده از هستههای یخی استخراج شده از یخچال تیلور در قطب جنوب مطالعه کردند. قدمت این هستهها تقریباً به ۱۲۰۰۰ سال پیش برمیگردد.
هر سال که در قطب جنوب برف میبارد، لایه برف فعلی بر لایه قبلی وزن وارد میکند و طی صدها یا هزاران سال فشرده میشود تا در نهایت لایههای یخ را تشکیل دهد. این لایههای یخ حاوی حبابهای هوا هستند که مانند کپسولهای زمان کوچک هستند. محققان با استفاده از پمپهای خلاء و محفظههای ذوب، میتوانند هوای باستانی موجود در این حبابها را استخراج کرده و ترکیبات شیمیایی جو باستانی را مطالعه کنند.
«بازگشت به قبل از هرگونه فعالیت انسانی - قبل از انقلاب صنعتی - تصویر را ساده میکند...»
انسانها تا زمان انقلاب صنعتی در قرن هجدهم، استفاده از سوختهای فسیلی را به عنوان منبع انرژی اولیه آغاز نکردند. به همین دلیل، هستههای یخی ۱۲۰۰۰ ساله حاوی هیچ متان فسیلی ناشی از فعالیتهای انسانی نیستند؛ سطح متان فسیلی صرفاً بر اساس متان ساطع شده از منابع طبیعی است.
تصور میشود که انتشار طبیعی متان از منابع زمینشناسی در گذشته با انتشار طبیعی امروزی قابل مقایسه باشد، بنابراین مطالعه هستههای یخی به محققان این امکان را میدهد که این سطوح را جدا از همتایان انسانی خود، با دقت بسیار بالایی اندازهگیری کنند.
پترنکو میگوید: «بازگشت به قبل از هرگونه فعالیت انسانی - قبل از انقلاب صنعتی - تصویر را ساده میکند و به ما امکان میدهد منابع زمینشناسی طبیعی را با دقت بسیار بالایی تخمین بزنیم.»
سطح متان طبیعی زمینشناسی که تیم تحقیقاتی اندازهگیری کرد، سه تا چهار برابر کمتر از اعداد تخمینی قبلی بود. اگر انتشار متان طبیعی زمینشناسی کمتر از حد انتظار باشد، انتشار متان فسیلی انسانی باید بالاتر از حد انتظار باشد - پترنکو این مقدار را ۲۵ درصد یا بیشتر تخمین میزند.
این مطالعه همچنین نشان میدهد که خطر آزادسازی متان از مخازن کربن باستانی طبیعی کمتر از آن چیزی است که قبلاً تصور میشد. دانشمندان این احتمال را مطرح کردهاند که گرمایش جهانی میتواند متان را از مخازن کربن باستانی بسیار بزرگ مانند خاک منجمد و هیدراتهای گازی - اشکال یخمانند متان در رسوبات کف اقیانوس - آزاد کند. این مخازن با افزایش دما ناپایدارتر میشوند.
اگر تغییرات اقلیمی ناشی از سوزاندن سوختهای فسیلی باعث انتشار مقادیر زیادی متان از این مخازن کربن قدیمی به جو شود، این امر منجر به گرمایش بیشتر خواهد شد.
پترنکو میگوید: «نمونههای هوای باستانی نشان میدهند که این نوع سناریوها در مورد انتشار طبیعی متان، برای برنامهریزیهای آینده چندان مهم نیستند.»
او میگوید: «در مقابل، به نظر میرسد انتشار گازهای گلخانهای ناشی از سوختهای فسیلی انسانی حتی بیشتر از آن چیزی است که قبلاً تصور میکردیم، بنابراین کاهش این سطوح، اهرم بیشتری برای کاهش گرمایش جهانی است.»
بنیاد ملی علوم از این تحقیق حمایت مالی کرد.
منبع: دانشگاه روچستر
کتاب های مرتبط:
{amazonWS:searchindex=Books;keywords=انتشار متان;maxresults=3}
