الميثان المتجمد تحت قاع البحر يذوب - وهو أسوأ مما كنا نعتقد

© ماجان / أدوبي ستوك

يوجد تحت المحيطات المحيطة بالقارات شكل متجمد طبيعي من الميثان والماء. يمكن لهيدرات الميثان البحري، الذي يُطلق عليه أحيانًا اسم "الجليد الناري" كما يمكنك إشعال الضوء عليه حرفيًا، أن يذوب مع ارتفاع درجة حرارة المناخ، مما يؤدي إلى إطلاق غاز الميثان بشكل لا يمكن السيطرة عليه - وهو أحد غازات الدفيئة القوية - في المحيط وربما الغلاف الجوي.

لقد قمت أنا وزملائي للتو بنشر بحث يُظهر أن نسبة أكبر من هيدرات الميثان معرضة للاحتباس الحراري أكثر مما كان يعتقد سابقًا. وهذا أمر مثير للقلق لأن تلك الهيدرات تحتوي على كمية من الكربون تعادل كمية النفط والغاز المتبقية على الأرض.

وقد يؤدي إطلاقه من قاع البحر إلى زيادة حمضية المحيطات وزيادة دفء المناخ. هذه مجموعة خطيرة من الظروف.

تم ربط التنفيس الهائل لغاز الميثان من خزانات الهيدرات البحرية القديمة المماثلة ببعض من أشد وأسرع التغيرات المناخية في تاريخ الأرض. بل إن هناك أدلة على أن العملية قد بدأت مرة أخرى بالقرب من الساحل الشرقي للولايات المتحدة.

لقد عملت في مجال الهيدرات لأكثر من عقد من الزمن، وكنت أركز بشكل رئيسي على هيدرات الميثان قبالة سواحل موريتانيا بغرب أفريقيا. لقد قمت مؤخرًا بجمع بيانات زلزالية ثلاثية الأبعاد تهدف إلى الكشف عن النفط والغاز وأعدت استخدامها لرسم خريطة للهيدرات الموجودة تحت قاع المحيط. في النهاية، أردت معرفة ما إذا كان التغير المناخي يتسبب في ظهور فقاعات الميثان على السطح.

المسح الزلزالي ثلاثي الأبعاد هو المعادل الجيولوجي للتصوير المقطعي الذي يجريه الطبيب. يمكن أن يغطي مئات الكيلومترات المربعة، ويمكن أن يكشف عن الهيدرات على بعد بضعة كيلومترات تحت قاع البحر. يمكن التعرف بسهولة على الهيدرات في هذه المسوحات العملاقة لأن الموجات الصوتية الناتجة عن مصدر الطاقة الزلزالية التي تسحبها سفينة تنعكس على قاع طبقات الهيدرات.

البحث عن الميثان باستخدام الصور الزلزالية ثلاثية الأبعاد
عندما استقرت على أسلوب حياة جديد خلال أول إغلاق بسبب فيروس كورونا في أوائل عام 2020، قمت بإعادة فتح مجموعة البيانات التي تمت دراستها كثيرًا وبدأت في رسم الخرائط مرة أخرى. كنت أعلم أن هناك العديد من الأمثلة على الهيدرات التي ذابت نتيجة لارتفاع درجات الحرارة منذ أن بلغت الفترة الجليدية الأخيرة ذروتها قبل حوالي 20 ألف عام، وكنت أعلم أنه يمكننا اكتشاف ذلك من خلال مجموعات البيانات ثلاثية الأبعاد.

ولكن ما هو مصير الميثان؟ وهل وصل إلى المحيطات والغلاف الجوي؟ لأنه إذا حدث ذلك، فهذا دليل رئيسي على أنه يمكن أن يحدث مرة أخرى.

حول القارات، حيث المحيطات ضحلة نسبيًا، تكون الهيدرات باردة بدرجة كافية لتبقى مجمدة. لذا فهي معرضة بشدة لأي ارتفاع في درجات الحرارة، ولهذا السبب كانت هذه المناطق محور معظم الأبحاث العلمية.

حيث يمكن العثور على هيدرات الميثان المعروفة. World Ocean Review (البيانات: Wallmann et al)، CC BY-NC-SA

والخبر السار هو أن 3.5% فقط من هيدرات العالم تقع في المنطقة المعرضة للخطر، في هذه الحالة المحفوفة بالمخاطر. وبدلاً من ذلك، تعتبر معظم الهيدرات "آمنة"، مدفونة على عمق مئات الأمتار تحت قاع البحر في مياه أعمق على بعد عشرات الكيلومترات من الأرض.

لكن الميثان المتجمد في أعماق المحيطات قد يكون عرضة للخطر على كل حال. في المحيطات والبحار حيث يكون الماء أعمق من حوالي 450 مترًا إلى 700 مترًا، توجد طبقة فوق طبقة من الرواسب التي تحتوي على الهيدرات. وبعضها مدفون بعمق وتدفئه الأرض بفعل الطاقة الحرارية الأرضية، وعلى الرغم من وجوده على عمق مئات الأمتار تحت قاع البحر، إلا أنه يقع عند نقطة عدم الاستقرار.

بعض طبقات الرواسب قابلة للاختراق وتخلق شبكة أنابيب معقدة تحت الأرض ليتحرك الغاز من خلالها إذا تم تحريره أثناء الاحتباس الحراري. تمامًا مثل حمل كرة القدم تحت الماء، يريد غاز الميثان الدفع للأعلى بسبب طفوه والانفجار عبر طبقات الرواسب التي يبلغ سمكها 100 متر.

لقد فُرضت على هذه الجيولوجيا المعقدة العصور الجليدية السبعة (أو العصور الجليدية) وبين العصور الجليدية، التي أدت إلى ارتفاع درجة حرارة النظام وتبريده بشكل متكرر على مدى المليون سنة الماضية.

مثال على نوع الصور الزلزالية التي استخدمها المؤلف. على اليسار: انعكاسات تمثل الطبقات الرسوبية والأنبوب الرأسي الذي اندفع فيه غاز الميثان إلى الأعلى وحفرة مدفونة تشكلت عندما انفجر الميثان في المحيط القديم. على اليمين: خريطة توضح أمثلة أخرى لهذه الحفر. ريتشارد ديفيز، CC BY-SA الميثان يهاجر
خلال هذا الإغلاق الأول لعام 2020، وجدت دليلاً مذهلاً على أنه خلال الفترات الدافئة خلال المليون سنة الماضية أو نحو ذلك، هاجر الميثان أفقيًا، صعودًا وهبوطًا نحو أفريقيا وتسرب في المياه الضحلة. تحت طبقة تصل إلى 80 مترًا من الرواسب توجد 23 حفرة عملاقة في قاع البحر القديم، يبلغ عرض كل منها كيلومترًا ويصل عمقها إلى 50 مترًا، وهي كبيرة بما يكفي لملء العديد من ملاعب ويمبلي.

يوفر التصوير الزلزالي علامات واضحة لوجود غاز الميثان أسفل الحفر مباشرة. وتتشكل حفر مماثلة في أماكن أخرى بسبب إطلاق الغاز لفترات طويلة أو انفجارية في قاع البحر.

لا تقع هذه الحفر في المنطقة المعرضة للخطر حيث تم التركيز على كل شيء، فهي تقع باتجاه اليابسة على عمق حوالي 330 مترًا من الماء. ومع هذا الاكتشاف، جمعت فريقًا دوليًا من العلماء (واضعي النماذج، والفيزيائيين، وعلماء الأرض) لمعرفة سبب تكوين هذه الأشياء الرائعة ومتى تشكلت. تم نشر نتائجنا الآن في مجلة Nature Geoscience.

نعتقد أنها تشكلت نتيجة لفترات الاحترار المتكررة. أثرت هذه الفترات على الهيدرات الموجودة في أعماق المحيط، وهاجر غاز الميثان المنبعث لمسافة تصل إلى 40 كيلومترًا باتجاه القارة، ليتم تنفيسه إلى ما وراء رواسب الهيدرات الأكثر ضحالة. لذلك، خلال ارتفاع درجة حرارة العالم، يكون حجم الهيدرات التي ستكون عرضة لتسرب غاز الميثان أكبر مما كان يعتقد سابقًا.

والنظرة الإيجابية هي أن هناك العديد من العوائق الطبيعية أمام هذا الميثان. لكن كن حذرًا، فنحن نتوقع أنه في بعض الأماكن على الأرض، بينما نقوم بتدفئة الكوكب، سيتسرب غاز الميثان من الأعماق إلى محيطاتنا.

المؤلف
ريتشارد ديفيز، نائب المستشار المؤيد للشؤون العالمية والاستدامة، جامعة نيوكاسل

(المصدر: المحادثة)