Wulkan sam posprzątał po wybuchu. Jak to możliwe?
Wulkan Hunga Tonga nie tylko eksplodował. Przez ponad tydzień rozkładał własny metan w atmosferze. Jak to w ogóle możliwe?
Dokładnie 15 stycznia 2022 r. podwodny wulkan Hunga Tong-Hunga Ha'apai na południowym Pacyfiku eksplodował z siłą, jakiej świat nie widział od ponad stulecia. Kolumna popiołu przebiła stratosferę, fala uderzeniowa okrążyła Ziemię kilkukrotnie, a tsunami dotarło do wybrzeży Japonii, Peru i Kalifornii. Erupcja zrobiła jednak też coś, czego nie przewidział żaden model klimatyczny: oczyściła część metanu, który sama wyrzuciła. Opublikowane właśnie w Nature Communications dowody satelitarne tego mechanizmu mogą zmienić sposób, w jaki myślimy o walce z globalnym ociepleniem.
Chmura formaldehydu, która podróżowała 10 dni i zdradziła tajemnicę
Kluczem do odkrycia był formaldehyd, czyli krótkotrwały związek chemiczny, który powstaje, gdy metan jest rozkładany w atmosferze. Formaldehyd żyje w powietrzu zaledwie kilka godzin, zanim sam się rozpadnie.
Instrument TROPOMI na pokładzie europejskiego satelity Sentinel-5P, czyli jednego z najprecyzyjniejszych narzędzi do monitorowania składu atmosfery, po erupcji Hunga Tonga zarejestrował coś wręcz bezprecedensowego, a mianowicie chmurę o rekordowo wysokim stężeniu formaldehydu, która wyłoniła się z wulkanicznego pyłu i podróżowała przez ponad 10 dni, aż dotarła do wybrzeży Ameryki Południowej.
10 dni ciągłej obecności formaldehydu oznacza jedno: metan był rozkładany nieprzerwanie przez cały ten czas. Chmura nie niosła ze sobą zapasu formaldehydu wyprodukowanego jednorazowo. Była ruchomą fabryką, która przez ponad tydzień ciągle produkowała nowy formaldehyd z metanu. Coś wewnątrz tej chmury aktywnie niszczyło metan – kilometr po kilometrze, dzień po dniu. Pytanie tylko, co?
Sól, popiół i światło to przepis na chlor, który zjada metan
Odpowiedź łączy wulkanologię, chemię atmosfery i odkrycie sprzed zaledwie trzech lat. W 2023 r. zespół pod kierownictwem prof. Matthew Johnsona z Uniwersytetu Kopenhaskiego opisał nieznany wcześniej mechanizm rozkładu metanu nad Atlantykiem. Okazało się, że gdy pył saharyjski jest wdmuchiwany nad ocean i miesza się z solą morską z aerozolu morskiego, to powstają drobne cząstki zwane aerozolami soli żelaza. Gdy światło słoneczne pada na te aerozole, uwalniają one atomy chloru. To właśnie te atomy chloru reagują z metanem, rozbijając jego cząsteczki.
To odkrycie zmieniło tak naprawdę rozumienie chemii troposfery. Nikt jednak nie przypuszczał, że ten sam mechanizm może zachodzić w stratosferze, gdzie panuje niskie ciśnienie, niskie temperatury, intensywne promieniowanie ultrafioletowe.
Erupcja Hunga Tonga dostarczyła nam jednak naturalnego eksperymentu, którego żaden naukowiec nie byłby w stanie zaplanować. Wulkan wyrzucił w stratosferę ogromne ilości słonej wody morskiej (szacunki mówią o 146 mln ton pary wodnej, rekordzie w erze satelitarnej) wraz z popiołem wulkanicznym bogatym w minerały żelaza. Gdy słońce oświetliło tę mieszankę, zaszła reakcja identyczna z tą opisaną nad Atlantykiem: sól morska + żelazo z popiołu + światło = chlor. A chlor + metan = się formaldehyd + inne produkty rozpadu.
Innymi słowy, wulkan nieumyślnie stworzył w stratosferze gigantyczny reaktor chemiczny, który przez ponad tydzień rozkładał metan. Ten sam, który sam wyrzucił. Posprzątał po sobie, po prostu o tym nie wiedząc.
Ten wulkaniczny sekret może kupić Ziemi cenne lata
Metan odpowiada za około 1/3 dotychczasowego globalnego ocieplenia. W perspektywie 20-letniej jest około 80 razy silniejszym gazem cieplarnianym, niż dwutlenek węgla. Jego źródła to rolnictwo (hodowla bydła, uprawy ryżu), przemysł paliw kopalnych (wycieki z gazociągów, kopalń, platform wiertniczych), składowiska odpadów i naturalne procesy w mokradłach.
Metan ma jedną kluczową cechę, która odróżnia go od dwutlenku węgla: rozpada się stosunkowo szybko. Typowy czas życia cząsteczki metanu w atmosferze to około 10-12 lat. To znaczy, że gdybyśmy zdołali ograniczyć emisje metanu dziś, efekty byłyby odczuwalne w ciągu dekady – w przeciwieństwie do dwutlenku węgla, który pozostaje w atmosferze przez stulecia. Właśnie dlatego redukcję metanu nazywa się czasem hamulcem awaryjnym zmian klimatu – narzędziem, które może kupić ludzkości czas, zanim długoterminowe rozwiązania (dekarbonizacja energetyki, elektryfikacja transportu) zaczną działać na pełną skalę.
Przeczytaj także:
Problem jednak w tym, że sam spadek emisji nie wystarczy. Część metanu jest uwalniana z procesów, których nie da się łatwo zatrzymać (hodowla, mokradła, topniejąca wieczna zmarzlina). Stąd rosnące zainteresowanie metodami aktywnego usuwania metanu z atmosfery – technologiami, które przyspieszałyby jego naturalny rozpad. Właśnie tu wkracza odkrycie z Hunga Tonga.
