El Metano de los Suelos Oceánicos y el Cambio climático

Nota para los más asiduos a esta bitácora: A partir de hoy hasta la última semana de noviembre, estaremos de viaje, por lo que las fechas de los post (que se inscriben cuando el artículo se introduce en la Web) no corresponderán con la del día en que se editen). Se dieron confusiones anteriores y deseamos evitarlas en esta ocasión. Las próximas diez entregas ya han sido incorporadas al sistema. Saludos.

 

Aunque suelo defender a la prensa anglosajona frente a la Española, por la calidad de sus noticias, a veces (….). Fijaros en las dos notas de prensa escritas en suahili. En fin, sin comentarios. Y a veces, también debe felicitarse a los que solemos poner a caer de un burro. Esta vez la noticia ha sido correctamente traducida al español-castellano.  Un muy buen artículo sobre el tema publicado en la revista en open accesses Biogeosciences, lo podéis bajar libremente pinchando aquí. En el post anterior sobre este tema: “Suelos de los Oceánicos y Sus Factores Formadores: Los Hidratos de Metano o Clatratos”, ya os explicamos en que consistían estos últimos compuestos. Se distribuyen ampliamente por los fondos oceánicos y, como apunta Wikipedia: “Se calcula que las fuentes de este compuesto pueden igualar o ser más grandes que la de todos los combustibles fósiles que se conocen en la actualidad”. Sin embargo, conviene que leáis también el que esta enciclopedia alberga sobre los clatratos, en el cual se viene a decir el metano contenido en ellos es expulsado desde los sedimentos o suelos marinos (a cierta profundidad) en grandes cantidades, “ya sea por efectos mecánicos o físicos (hipótesis del fusil de clatratos)”, para continuar señalando:


 


Burbujas de metano escapando masivamente del fondo del mar.

Fuente:  The resilient Earth

 

La hipótesis del fusil de clatratos (en inglés clathrate gun hypothesis) es una teoría científica que sostiene que el aumento de la temperatura del mar puede dar lugar a una liberación repentina de metano desde los compuestos de clatrato de metano situados en los fondos oceánicos. Esto provocaría una alteración del medio ambiente de los océanos y la atmósfera de la Tierra, similar a la que pudo acontecer según la teoría de extinción Permiano-Triásico,[1] y en el Máximo térmico del Paleoceno-Eoceno (…) La liberación repentina de grandes cantidades de gas natural desde estos depósitos, en un hipotético efecto invernadero descontrolado, podría ser una causa de los cambios climáticos pasados y futuros. La liberación de este metano atrapado es una de las consecuencias potenciales del calentamiento global: se investiga formulando la hipótesis que esto podría aumentar la temperatura global unos 5° C adicionales ya qué el metano, pese a que su vida en la atmósfera se encuentra alrededor de los 10 años, es cerca de 8 veces más fuerte como gas invernadero que el dióxido de carbono, al tener un potencial de calentamiento global de 63 en un plazo de 20 años y de 23 en uno de 100 años. La teoría también pronostica que esto afectaría en gran medida al contenido de oxígeno disponible en la atmósfera terrestre (…)

 

Debemos entender que, cuando comienza a estudiarse un fenómeno previamente desconocido, como este es el caso, la efímera verdad científica lo es más que nunca. Cierto  que ya una primera inspección visual parece detectarse ya la liberación de grandes burbujas de metano a la superficie del mar, y de ahí a la atmósfera. Sin embargo, como apuntamos en el post anterior, para que los hidratos de metano se formen, se requieren ciertas condiciones de humedad y temperatura que solo se dan a partir de una determinada profundidad.

 

Y es que la presión de la columna de agua es esencial para su formación, junto a la temperatura.  Conforme el calentamiento climático progrese, ascenderán las temperaturas de las aguas más superficiales generando que los hidratos de metano cristalinos se inestabilicen y comiencen a liberar el metano a mayores profundidades. Sin embargo, tales emisiones se producirán tan solo hasta ciertas profundidades, aun por determinar con exactitud. Dicho de otro modo, las formas cristalinas de este compuesto seguirán mayoritariamente como están. Ni mucho menos va a desprenderse todo el metano que atesoran los suelos oceánicos. Veréis que se está hablando de una profundidad que ronda los 400 metros, cuando gran parte de la superficie de los suelos marinos se encuentra mucho más abajo. No debemos confundir reservas totales con potencial de desprendimiento. Otra cuestión bien distinta deviene que el enriquecimiento potencial agrave el calentamiento climático y la acidez de los océanos aun más. Empero no existe prueba alguna de que tal proceso, por si solo, nos lleve a la hecatombe. Por hoy acabo, ya que las noticias son suficientemente ilustrativas. Sin embargo, tener en cuenta que algunas son deliberadamente catastrofistas. No existen evidencias científicas que avalen tales aseveraciones.

 

Pero comencemos primero con otros comentarios de Wikipedia a cerca de la hipótesis hipótesis del fusil de clatratos, para seguir después con el resto de las noticias.

 

Juan José Ibáñez

 

En base a ello, el geólogo Gerry Dickens o el profesor de la Universidad de Santa Bárbara (Estados Unidos), James Kennet quien dio nombre a la hipótesis, han sugerido como base a pistas de trabajo e investigación que la causa del aumento de C12 podría encontrarse en la sublimación del hidrato de metano congelado del fondo marino, liberándose así metano rico en C12 rápidamente. Los experimentos y estudios para evaluar qué subida de temperatura de las profundidades marinas sería necesaria para producir este fenómeno han sugerido que con una subida de 5° C sería suficiente.

 

En Septiembre de 2008 científicos que viajan a bordo de un barco ruso afirmaron tener pruebas de que millones de toneladas de metano están escapando a la atmósfera desde los fondos marinos del Ártico, al descubrir intensas concentraciones de metano en varias zonas que cubren miles de kilómetros cuadrados de la plataforma continental siberiana. Esta sería la primera vez que se observa un campo en el que la liberación de metano era tan intensa que el gas no tiene tiempo de disolverse en el agua del mar, sino que sale a la superficie en forma de burbujas.

 

"La liberación de metano en esas regiones inaccesibles, parece indicar que la capa de permafrost está comenzando a perforarse, lo que permite escapar al gas. Hemos encontrado niveles elevados de metano en la superficie del mar y aun más a ciertas profundidades." Örjan Gustafsson, Jefe del equipo de científicos del barco 'Jacob Smirnitskyi'[2]

 

Los océanos contribuyen al efecto invernadero

 

El metano, el componente fundamental del gas natural, considerado como uno de los gases de efecto invernadero más potentes, también se emite desde los océanos.

FUENTE | Público 11/07/2009

 

 

 

Un grupo de científicos del Instituto Oceanográfico Scripps de La Jolla, en California (EE.UU.), ha descubierto que la cantidad de metano procedente de los fondos submarinos que alcanza la atmósfera puede llegar a ser hasta 1.000 veces superior de lo que se creía hasta ahora.


El estudio, publicado en la revista Nature, revela que la mayoría de las burbujas de este gas, originadas en el interior de la Tierra, llegan a la superficie marina sin disolverse.


La investigación se ha llevado a cabo en el golfo de México, donde pueden observarse burbujas de metano a simple vista en su ascensión hasta la superficie. También se han estudiado las zonas más profundas empleando submarinos.


Los científicos opinan que este proceso también tiene lugar en el resto de rifts oceánicos (aperturas de la corteza terrestre) como los del golfo Pérsico, el mar Caspio o el talud del norte de Alaska. La tasa de emisiones de metano aumenta así, favoreciendo el calentamiento global, ya que este gas atrapa el calor 20 veces más que el CO2.



El calentamiento del Ártico provoca la liberación de metano

 

El aumento de las temperaturas en el Ártico está provocando la liberación de metano del fondo marino, según una nueva investigación realizada por científicos alemanes y británicos y publicada en la revista Geophysical Research Letters. Fuente: CORDIS: Servicio de Información en I+D Comunitario 19/08/2009

 

Durante una expedición de investigación llevada a cabo en otoño de 2008, el equipo de investigación descubrió más de 250 columnas de gas metano que ascendían a borbotones desde el fondo marino a menos de 400 metros de profundidad cerca de la costa de la isla noruega de Spitsbergen en el Océano Ártico. (…). «Nuestro estudio fue diseñado para determinar cuánto metano podría liberarse en el futuro como consecuencia del calentamiento del océano; no esperábamos descubrir pruebas tan evidentes de que este proceso ya ha comenzado», comentó el profesor Tim Minshull del Centro Nacional de Oceanografía de la Universidad de Southampton (Reino Unido).


El metano es
liberado a partir de los hidratos de metano alojados en los sedimentos del fondo del mar. El hidrato de metano es una sustancia similar al hielo formada por agua y metano que es estable a presiones elevadas y bajas temperaturas. La comunidad científica predijo hace cierto tiempo la liberación de metano procedente de la licuación de los hidratos de metano del fondo marino situados cada vez a mayor profundidad conforme aumente la temperatura de los océanos. Según los investigadores, hace 30 años el hidrato de metano era sólido a 360 metros de profundidad. Hoy en día, sólo es sólido a 400 metros de profundidad.


A bordo del buque de investigación RRS James Clark Ross,
el equipo usó un sónar para detectar columnas de burbujas. A continuación, desplegó un sistema mediante el cual tomó muestras de burbujas recogidas en botellas llenas de agua a distintas profundidades. En total, descubrieron más de 250 columnas de metano a menos de 400 metros de profundidad; incluso descubrieron algunas columnas en aguas con una profundidad inferior a los a 200 metros. La fuerza de las columnas variaba considerablemente; algunas de las columnas eran tan potentes que ascendían a unos 50 metros de la superficie del agua antes de que los gases se disolvieran en el agua. Los investigadores estiman que algunas columnas pueden ser lo suficientemente fuertes como para liberar metano de forma ocasional directamente a la atmósfera. Además de contribuir al cambio climático, el metano disuelto aumenta la acidez de los océanos y reduce la cantidad de oxígeno del agua, lo que supone una amenaza grave para la vida marina.


Durante los últimos 30 años, la temperatura de la extensión de océano cubierta por este estudio aumentó 1°C, lo que desplaza la profundidad a la cual los hidratos siguen sólidos de 360 a 396 metrosSi este proceso se generaliza junto a los márgenes continentales del Ártico, podrían liberarse anualmente al océano decenas de megatoneladas de metano, equivalentes al 5%-10% de la cantidad total liberada a nivel mundial por fuentes naturales», manifestó Graham Westbrook de la Universidad de Birmingham (Reino Unido). Los investigadores están profundizando en la investigación de las columnas recientemente descubiertas. «Es necesario estudiar los hidratos con más detenimiento y controlar la liberación de metano para medir la magnitud de las emisiones que se puedan producir en el futuro», concluyen los científicos.


El estudio es una contribución al Año Polar Internacional (IPY), que terminó a principios de este año

 

Warming Of Arctic Current Over 30 Years Triggers Release Of Methane Gas

ScienceDaily (Aug. 16, 2009)The warming of an Arctic current over the last 30 years has triggered the release of methane, a potent greenhouse gas, from methane hydrate stored in the sediment beneath the seabed.

 

Scientists at the National Oceanography Centre Southampton working in collaboration with researchers from the University of Birmingham, Royal Holloway London and IFM-Geomar in Germany have found that more than 250 plumes of bubbles of methane gas are rising from the seabed of the West Spitsbergen continental margin in the Arctic, in a depth range of 150 to 400 metres. Methane released from gas hydrate in submarine sediments has been identified in the past as an agent of climate change. The likelihood of methane being released in this way has been widely predicted. (…) The bubble plumes were detected using sonar and then sampled with a water-bottle sampling system over a range of depths.

 

The results indicate that the warming of the northward-flowing West Spitsbergen current by 1° over the last thirty years has caused the release of methane by breaking down methane hydrate in the sediment beneath the seabed. Professor Tim Minshull (…) says: "Our survey was designed to work out how much methane might be released by future ocean warming; we did not expect to discover such strong evidence that this process has already started."

 

Methane hydrate is an ice-like substance composed of water and methane which is stable in conditions of high pressure and low temperature. At present, methane hydrate is stable at water depths greater than 400 metres in the ocean off Spitsbergen. However, thirty years ago it was stable at water depths as shallow as 360 metres.

 

This is the first time that such behaviour in response to climate change has been observed in the modern period. While most of the methane currently released from the seabed is dissolved in the seawater before it reaches the atmosphere, methane seeps are episodic and unpredictable and periods of more vigorous outflow of methane into the atmosphere are possible. Furthermore, methane dissolved in the seawater contributes to ocean acididfication.

 

Graham Westbrook Professor of Geophysics at the University of Birmingham, warns: "If this process becomes widespread along Arctic continental margins, tens of megatonnes of methane per year – equivalent to 5-10% of the total amount released globally by natural sources, could be released into the ocean.". The team is carrying out further investigations of the plumes; in particular they are keen to observe the behaviour of these gas seeps over time.

 

Journal reference: Westbrook, G.K. et al. Escape of methane gas from the seabed along the West Spitsbergen continental margin. Geophysical Research Letters, 2009; DOI: 10.1029/2009GL039191; Adapted from materials provided by National Oceanography Centre, Southampton (UK).

 

 

 

Researchers in Germany have found that more than 250 plumes

of bubbles of methane gas are rising from the seabed of the West

Spitsbergen continental margin in the Arctic, in a depth range of 150

to 400 metres. (Credit: Image courtesy of National Oceanography

Centre, Southampton). En ScienceDaily

 

 

Warming Ocean Contributes To Global Warming

by Staff Writers; Southampton, UK (SPX) Aug 21, 2009


The warming of an Arctic current over the last 30 years has triggered the release of methane, a potent greenhouse gas, from methane hydrate stored in the sediment beneath the seabed. Scientists at the National Oceanography Centre Southampton working in collaboration with researchers from the
University of Birmingham, Royal Holloway London and IFM-Geomar in Germany have found that more than 250 plumes of bubbles of methane gas are rising from the seabed of the West Spitsbergen continental margin in the Arctic, in a depth range of 150 to 400 metres.

 

Methane released from gas hydrate in submarine sediments has been identified in the past as an agent of climate change. The likelihood of methane being released in this way has been widely predicted. The data were collected from the royal research ship RRS James Clark Ross, as part of the Natural Environment Research Council's International Polar Year Initiative. The bubble plumes were detected using sonar and then sampled with a water-bottle sampling system over a range of depths. The results indicate that the warming of the northward-flowing West Spitsbergen current by 1 degrees over the last thirty years has caused the release of methane by breaking down methane hydrate in the sediment beneath the seabed.

 

Professor Tim Minshull, Head of the University of Southampton's School of Ocean and Earth Science based at that the National Oceanography Centre, says: "Our survey was designed to work out how much methane might be released by future ocean warming; we did not expect to discover such strong evidence that this process has already started." Methane hydrate is an ice-like substance composed of water and methane which is stable in conditions of high pressure and low temperature. At present, methane hydrate is stable at water depths greater than 400 metres in the ocean off Spitsbergen. However, thirty years ago it was stable at water depths as shallow as 360 metres.

 

This is the first time that such behaviour in response to climate change has been observed in the modern period. While most of the methane currently released from the seabed is dissolved in the seawater before it reaches the atmosphere, methane seeps are episodic and unpredictable and periods of more vigorous outflow of methane into the atmosphere are possible. Furthermore, methane dissolved in the seawater contributes to ocean acididfication.Graham Westbrook Professor of Geophysics at the University of Birmingham, warns: "If this process becomes widespread along Arctic continental margins, tens of megatonnes of methane per year - equivalent to 5-10% of the total amount released globally by natural sources, could be released into the ocean." The team is carrying out further investigations of the plumes; in particular they are keen to observe the behaviour of these gas seeps over time.

 

Methane Gas Likely Spewing Into The Oceans Through Vents In Sea Floor

ScienceDaily (Sep. 3, 2009) — Scientists worry that rising global temperatures accompanied by melting permafrost in arctic regions will initiate the release of underground methane into the atmosphere. Once released, that methane gas would speed up global warming by trapping the Earth’s heat radiation about 20 times more efficiently than does the better-known greenhouse gas, carbon dioxide.

 

An MIT paper appearing in the Journal of Geophysical Research online Aug. 29 elucidates how this underground methane in frozen regions would escape and also concludes that methane trapped under the ocean may already be escaping through vents in the sea floor at a much faster rate than previously believed. Some scientists have associated the release, both gradual and fast, of subsurface ocean methane with climate change of the past and future.

 

“The sediment conditions under which this mechanism for gas migration dominates, such as when you have a very fine-grained mud, are pervasive in much of the ocean as well as in some permafrost regions,” said lead author Ruben Juanes, the ARCO Assistant Professor in Energy Studies in the Department of Civil and Environmental Engineering.“This indicates that we may be greatly underestimating the methane fluxes presently occurring in the ocean and from underground into Earth’s atmosphere,” said Juanes. “This could have implications for our understanding of the Earth’s carbon cycle and global warming.”

 

Juanes explains that some of the naturally occurring underground methane exists not as gas but as methane hydrate. In the hydrate phase, a methane gas molecule is locked inside a crystalline cage of frozen water molecules. These hydrates exist in a layer of underground rock or oceanic sediments called the hydrate stability zone or HSZ. Methane hydrates will remain stable as long as the external pressure remains high and the temperature low. Beneath the hydrate stability zone, where the temperatures are higher, methane is found primarily in the gas phase mixed with water and sediment.

But the stability of the hydrate stability zone is climate-dependent.

 

If atmospheric temperatures rise, the hydrate stability zone will shift upward, leaving in its stead a layer of methane gas that has been freed from the hydrate cages. Pressure in that new layer of free gas would build, forcing the gas to shoot up through the HSZ to the surface through existing veins and new fractures in the sediment. A grain-scale computational model developed by Juanes and recent MIT graduate Antone Jain indicates that the gas would tend to open up cornflake-shaped fractures in the sediment, and would flow quickly enough that it could not be trapped into icy hydrate cages en route.

 

“Previous studies did not take into account the strong interaction between the gas-water surface tension and the sediment mechanics. Our model explains recent experiments of sediment fracturing during gas flow, and predicts that large amounts of free methane gas can bypass the HSZ,” said Juanes.

 

Using their model, as well as seismic data and core samples from a hydrate-bearing area of ocean floor (Hydrate Ridge, off the coast of Oregon), Juanes and Jain found that methane gas is very likely spewing out of vents in the sea floor at flow rates up to 1 million times faster than if it were migrating as a dissolved substance in water making its way through the oceanic sediment — a process previously thought to dominate methane transport.

 

“Our model provides a physical explanation for the recent striking discovery by the National Oceanic and Atmospheric Administration of a plume 1,400 meters high at the seafloor off the Northern California Margin,” said Juanes. This plume, which was recorded for five minutes before disappearing, is believed not to be hydrothermal vent, but a plume of methane gas bubbles coated with methane hydrate.

 

The Jain and Juanes paper in the Journal of Geophysical Research also explains the short-term consequences of injecting carbon dioxide into the ocean’s subsurface, a method proposed by some researchers for reducing atmospheric greenhouse gas. Juanes found that while some of the CO2 would remain trapped as a hydrate, much would likely spew up through fractures just as methane does. “It is important to keep both methane and carbon dioxide either in the pipeline or underground, because the consequences of escape can be quite dangerous over time,” said Juanes.

This research was funded by the U.S. Department of Energy.

 

Adapted from materials provided by Massachusetts Institute of Technology, Department of Civil and Environmental Engineering

 

Información adicional de Wikipedia sobre los hidratos de metano o clatratos

 

El hidrato de metano es la mezcla de dos componentes, el hidrato de gas y el metano, que son los que más abundan en estado natural.

 

Se sabe también que el hidrato de metano se puede encontrar bajo las capas de lodo marinas. Se encuentra en forma sólida gracias a que el metano ha sido "encerrado" dentro del agua congelada. (…) En el medio marino, se explica su formación de una forma un tanto compleja. El metano que resulta de la descomposición de los organismos vivientes en el agua, reacciona con el agua a punto de congelarse formando hidratos, que después se aposentarán en los fondos marinos. Este "hielo" tiene una extraña cualidad, y es que es inflamable. Si una llama se acerca a éste, arderá. Se pretende utilizar este compuesto más adelante como un combustible, usándose de manera similar al petróleo o el gas natural. Mediante su extracción es bastante difícil que no se libere metano, esto ha limitado su explotación ya que si liberamos metano a la atmósfera, podríamos incrementar el efecto invernadero de manera considerable.

 

Wikipedia sobre los Clatratos

 

Un clatrato, estructura de clarato o compuesto de clatrato (del latín clathratus, "rodeado o protegido, enrejado") es una substancia química formada por una red de un determinado tipo de molécula, atrapando y reteniendo a un segundo tipo diferente de molécula.

 

Un hidrato de clatrato es, por ejemplo, un tipo especial de hidrato donde la molécula de agua forma una estructura capaz de contener un gas. Un clatrato es, por tanto, un material con moléculas del tamaño conveniente, capturadas en los espacios que son dejados por los otros compuestos. El agua congelada puede crear celdas capaces de contener moléculas de gas, enlazadas mediante puentes de hidrógeno. Numerosos gases de bajo peso molecular (O2, N2, CO2, CH4, H2S, Argón, Criptón, Xenón...) forman clatratos en ciertas condiciones de presión y temperatura. Estas celdas son inestables si están vacías, colapsándose para formar hielo convencional.

 

Comentarios adicionales de Wikipedia sobre la “hipótesis del Fusil de los Clatratos, que no teoría, como se señala en algunos lugares:

 

La hipótesis del fusil de clatratos (en inglés clathrate gun hypothesis) es una teoría En el año 2002, un documental de la BBC , The Day the Earth Nearly Died ("El día que la Tierra estuvo a punto de morir"), resumía algunos descubrimientos recientes y especulaciones con respecto al acontecimiento de extinción Permiano-Triásica. Paul Wignall examinó diversos estratos del Pérmico en Groenlandia, dónde las capas de roca desprovistas de vida marina tienen un grueso de decenas de metros; con esta escala expandida pudo juzgar el cronometraje de la deposición sedimentaria más detalladamente, constatando que la extinción entera duró unos 80.000 años y que mostraba tres fases distintivas en el contenido de fósiles de plantas y animales. La extinción parecía haber aniquilado selectivamente la vida marina y terrestre en tiempos diferentes. Dos periodos de extinciones de vida terrestre estaban separados por una extinción breve, aguda y casi total de la vida marina. Además el proceso parecía demasiado lento en su conjunto para poder ser explicado por la teoría del impacto de un asteroide. La relación de isótopos de carbono en la roca mostrando un aumento gradual de carbono-12 (C12) fue la base para su investigación y formulación de sus conclusiones.

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Comentarios

En resumen, tal y como se argumenta en la teoría Gaia, el planeta en un todo autorregulado donde la vida ha ido actuando sobre unas condiciones iniciales inhóspitas, hasta llegar a las actuales. Si se desborda la capacidad de autorregulación y a la vez se destruyen los mecanismos encargados de realizar dicha regulación obtenemos la desestabilización del sistema y con ella el colapso de la vida sobre el planeta.
Pero como prima la verificación científica sobre el principio de precaución, los indicios no nos llevan a tomar medidas. Así pues la teoría quedará demostrada cuando ya no quede nadie para comprobarlo.
¿Y la inteligencia dónde está?

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