Ένα ηφαίστειο που καθαρίζει τους δικούς του ρύπους ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία. Κι όμως, αυτό ακριβώς φαίνεται πως συνέβη τον Ιανουάριο του 2022 όταν το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Hunga Tonga–Hunga Ha’apai στον Νότιο Ειρηνικό, εξερράγη με μια βιβλική έκρηξη που εκτόξευσε υλικά σε ύψος 55 χιλιομέτρων.
Όλα τότε έδειχναν μια ακόμη περιβαλλοντική καταστροφή.
Η έκρηξη απελευθέρωσε περίπου 300 Gg (γιγαγραμμάρια) μεθανίου, μια ποσότητα αντίστοιχη με τις ετήσιες εκπομπές περισσότερων από 2 εκατομμυρίων αγελάδων. Όμως μέσα στο γιγαντιαίο στρατοσφαιρικό νέφος, η φύση φαίνεται πως ενεργοποίησε έναν απρόσμενο μηχανισμό που άρχισε να καταστρέφει μέρος του μεθανίου που το ίδιο το ηφαίστειο είχε απελευθερώσει.
Οι επιστήμονες γνώριζαν ότι τα ηφαίστεια εκπέμπουν μεθάνιο κατά τη διάρκεια μεγάλων εκρήξεων. Αυτό που δεν γνώριζαν ήταν ότι η ηφαιστειακή τέφρα μπορεί επίσης να συμβάλει στην απομάκρυνση μέρους αυτής της ρύπανσης από την ατμόσφαιρα.
Το ηφαίστειο λειτούργησε σαν ένα τεράστιο ατμοσφαιρικό φίλτρο απομακρύνοντας περίπου 900 Mg (μεγαγραμμάρια) μεθανίου ημερησίως, ποσότητα που ισοδυναμεί με τις ημερήσιες εκπομπές 2 εκατομμυρίων αγελάδων.
Η ανακάλυψη άφησε άφωνους τους επιστήμονες. Όταν ο Δρ. Maarten van Herpen, κύριος ερευνητής στην Acacia Impact Innovation BV και πρώτος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications, ανέλυσε μαζί με την ομάδα του δεδομένα από το προηγμένο όργανο TROPOMI του δορυφόρου Sentinel-5P, βρέθηκε μπροστά σε ένα επιστημονικό παράδοξο: μια τεράστια συγκέντρωση φορμαλδεΰδης στη στρατόσφαιρα, έως και 10 φορές υψηλότερη από οποιαδήποτε προηγούμενη καταγραφή.
Οι ερευνητές απέκλεισαν το ενδεχόμενο η φορμαλδεΰδη να είχε εκλυθεί απευθείας από το ηφαίστειο, καθώς η διάρκεια ζωής της υπό την έντονη ηλιακή ακτινοβολία της στρατόσφαιρας είναι μόλις λίγες ώρες. Εάν η ουσία προερχόταν αποκλειστικά από άμεση εκπομπή, οι συγκεντρώσεις της θα είχαν μειωθεί κατά δύο τάξεις μεγέθους μέσα σε μία ημέρα. Αντίθετα, οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι οι υψηλές συγκεντρώσεις διατηρούνταν, γεγονός που υποδήλωνε συνεχή παραγωγή της στο εσωτερικό του στρατοσφαιρικού νέφους.
Η παρουσία της ουσίας αυτής δεν ήταν τυχαία, καθώς αποτελεί ένα από τα βασικά «ίχνη» που αφήνει πίσω της η διάσπαση του μεθανίου στην ατμόσφαιρα. Το παράξενο ήταν ότι το νέφος συνέχιζε να παράγει φορμαλδεΰδη για περισσότερες από 10 ημέρες, καθώς ταξίδευε χιλιάδες χλμ. πάνω από τον Ειρηνικό μέχρι τις ακτές της Νότιας Αμερικής.
«Αυτό σήμαινε μόνο ένα πράγμα, πως το μεθάνιο δεν είχε απλώς διασπαστεί μια φορά, αλλά καταστρεφόταν συνεχώς», σχολιάζει ο van Herpen στο WIRED Greece.
Η παρατήρηση ήταν τόσο ακραία ώστε οι ερευνητές αρχικά υπέθεσαν ότι επρόκειτο για σφάλμα μέτρησης.
«Έπρεπε να διορθώσουμε προσεκτικά την ευαισθησία του δορυφόρου για το ασυνήθιστο υψόμετρο του σήματος και να λάβουμε υπόψη τις παρεμβολές από τις εξαιρετικά υψηλές συγκεντρώσεις διοξειδίου του θείου, ώστε να επιβεβαιώσουμε ότι αυτό που βλέπαμε ήταν πραγματικό», είπε η Δρ. Isabelle De Smedt από το Βασιλικό Βελγικό Ινστιτούτο Διαστημικής Αερονομίας (BIRA-IASB) περιγράφοντας τη στιγμή που η ομάδα συνειδητοποίησε ότι δεν παρατηρούσε μια ψηφιακή ανωμαλία, αλλά μια άγνωστη μέχρι σήμερα διαδικασία.
Κάτι πραγματικά απρόσμενο
Οι επιστήμονες γνώριζαν ότι τα ηφαίστεια εκπέμπουν μεθάνιο κατά τη διάρκεια μεγάλων εκρήξεων. Αυτό που δεν γνώριζαν ήταν ότι η ηφαιστειακή τέφρα μπορεί επίσης να συμβάλει στην απομάκρυνση μέρους αυτής της ρύπανσης από την ατμόσφαιρα.
Όπως λένε οι ίδιοι, όλα έδειχναν μια πολύ ιδιαίτερη διαδικασία που λάμβανε χώρα, την οποία είχαν ανακαλύψει για πρώτη φορά το 2023, αλλά σε ένα εντελώς διαφορετικό μέρος του κόσμου.
«Είχαμε διαπιστώσει ότι όταν η σκόνη της Σαχάρας εκτοξεύεται πάνω από τον Ατλαντικό Ωκεανό και αναμειγνύεται με το θαλασσινό αλάτι που περιέχουν τα σταγονίδια της θάλασσας, υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός, απελευθερώνονται άτομα χλωρίου τα οποία στη συνέχεια διασπούν το μεθάνιο στην ατμόσφαιρα. Μάλιστα το είχαμε δημοσιεύσει κιόλας. Αυτό ονομάζεται μηχανισμός αερολύματος σιδήρου-άλατος, επειδή ο σίδηρος από τη σκόνη είναι αυτός που οδηγεί τη διαδικασία. Υποθέσαμε ότι αυτός ο μηχανισμός είναι παρόμοιος με αυτόν που εξηγεί και την απομάκρυνση του μεθανίου στο νέφος Hunga Tonga, αλλά σε αυτήν την περίπτωση ήταν η ηφαιστειακή τέφρα που παρείχε τον σίδηρο», λέει ο van Herpen, προσθέτοντας πως το πραγματικά απρόσμενο ήταν ότι ο ίδιος μηχανισμός φάνηκε να συμβαίνει σε ένα ηφαιστειακό νέφος ψηλά στη στρατόσφαιρα, όπου οι φυσικές συνθήκες είναι εντελώς διαφορετικές.
Η έκρηξη του 2022 εκτόξευσε τεράστιες ποσότητες αλμυρού θαλασσινού νερού μαζί με ηφαιστειακή τέφρα σε πρωτοφανή υψόμετρα. Η υπόθεση είναι ότι το ηλιακό φως έδρασε σε αυτό το μείγμα, παράγοντας μεγάλες ποσότητες δραστικού χλωρίου. Το χλώριο στη συνέχεια αντέδρασε με το μεθάνιο που απελευθερώθηκε από την έκρηξη, επιταχύνοντας την διάσπασή του. Η φορμαλδεΰδη που ανιχνεύθηκε από δορυφόρους παρείχε ορατές ενδείξεις αυτής της διαδικασίας.
«Η φορμαλδεΰδη είναι η ένδειξη διάσπασης μεθανίου, αλλά δεν αποτελεί 100% απόδειξη ότι τα αερολύματα σιδήρου-άλατος είναι υπεύθυνα (δείχνουμε ότι είναι μια εύλογη εξήγηση). Αλλά χρειάζεται περισσότερη έρευνα, για παράδειγμα σε εργαστήριο και μοντελοποίηση, για να δημιουργηθεί πραγματική απόδειξη ότι οφείλεται στον σίδηρο. Αυτό που γνωρίζουμε με βεβαιότητα είναι ότι το χλώριο παράγεται από την ηφαιστειακή τέφρα, αλλά ο ακριβής μηχανισμός δεν έχει αποδειχθεί πλήρως ακόμη».
Σύμφωνα με τον van Herpen η φορμαλδεΰδη κανονικά δεν μελετάται από επιστήμονες που ενδιαφέρονται για τα ηφαίστεια. Αντίθετα, εξετάζονται ενώσεις όπως θείο, όζον, βρώμιο, χλώριο, αερολύματα, και στην περίπτωση του Hunga Tunga, η ασυνήθιστα υψηλή ποσότητα νερού που εγχύθηκε στη στρατόσφαιρα.
«Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο ο μηχανισμός μπορεί να παρέμεινε ανεξερεύνητος για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα. Αρχίσαμε να εξετάζουμε τα συμβάντα ορυκτής σκόνης, επειδή είχαμε βρει εκεί ενισχυμένη οξείδωση μεθανίου στο παρελθόν. Ένα από τα μέλη της ομάδας μας πρότεινε στη συνέχεια να ελέγξουμε τις ηφαιστειακές εκρήξεις, και όταν εξετάσαμε την έκρηξη Hunga Tonga, βρήκαμε ένα τεράστιο νέφος φορμαλδεΰδης που κανονικά δεν θα έπρεπε να υπάρχει εκεί».
Σημαντική ανακάλυψη
Για τους ερευνητές, το μήνυμα είναι σαφές. Η φύση ενδέχεται να διαθέτει μηχανισμούς απομάκρυνσης του μεθανίου που μέχρι σήμερα αγνοούσαμε. Και αν η επιστήμη καταφέρει να κατανοήσει πλήρως πώς ένα ηφαίστειο κατάφερε να «καθαρίσει» τμήμα των δικών του ρύπων, ίσως ανοίξει ο δρόμος για νέες τεχνολογίες που θα βοηθήσουν την ανθρωπότητα να επιβραδύνει την κλιματική αλλαγή.
Το μεθάνιο ευθύνεται για το 1/3 της παγκόσμιας υπερθέρμανσης και σε ορίζοντα 20ετίας η επίδρασή του είναι 80 φορές πιο ισχυρή από εκείνη του διοξειδίου του άνθρακα. Αυτό σημαίνει ότι αν μειώσουμε τις εκπομπές μεθανίου τώρα, αυτό θα μπορούσε να έχει αισθητό αντίκτυπο στο κλίμα μέσα σε μια 10ετία.
Σε μια παγκόσμια μελέτη μοντελοποίησης, διαπιστώσαμε ότι η διάσπαση του μεθανίου σε μεγάλη κλίμακα θα μπορούσε να οδηγήσει σε μείωση της θερμοκρασίας στη Γη κατά 0,6 βαθμούς μέσα σε μια δεκαετία και ότι έχει παράλληλα οφέλη για την ποιότητα του αέρα, όπως η μείωση της ρύπανσης από το τροποσφαιρικό όζον.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν έναν αναπτυσσόμενο τομέα που εργάζεται για λύσεις στη μείωση των εκπομπών μεθανίου επιταχύνοντας τεχνητά την αποσύνθεσή του στην ατμόσφαιρα, παρόμοια με τον τρόπο που το ηφαίστειο αυτό-καθαρίστηκε αποτελεσματικά. Διάφορες μέθοδοι βρίσκονται επί του παρόντος υπό διερεύνηση, αλλά μια βασική πρόκληση είναι η μέτρηση και η επαλήθευση της ποσότητας μεθανίου που απομακρύνεται στην πραγματικότητα.
«Είναι μια προφανής ιδέα για τη βιομηχανία να προσπαθήσει να αναπαραγάγει αυτό το φυσικό φαινόμενο, αλλά μόνο εάν μπορεί να αποδειχθεί ασφαλές και αποτελεσματικό στην ατμόσφαιρα. Η δορυφορική μας μέθοδος θα μπορούσε να παράσχει έναν τρόπο κατανόησης του πώς η ανθρωπότητα μπορεί να επιβραδύνει την υπερθέρμανση του πλανήτη», προσθέτει ο καθηγητής Matt Johnson του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης, και ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης.
Ο Δρ Herpen υποστηρίζει ότι είναι σημαντικό να μελετηθούν προσεκτικά και οι πιθανές ακούσιες συνέπειες του μηχανισμού που ανακαλύφθηκε.
«Σε μια παγκόσμια μελέτη μοντελοποίησης, διαπιστώσαμε ότι η διάσπαση του μεθανίου σε μεγάλη κλίμακα θα μπορούσε να οδηγήσει σε μείωση της θερμοκρασίας στη Γη κατά 0,6 βαθμούς μέσα σε μια δεκαετία και ότι έχει παράλληλα οφέλη για την ποιότητα του αέρα, όπως η μείωση της ρύπανσης από το τροποσφαιρικό όζον. Από την άλλη το μεθάνιο είναι πρόδρομος του όζοντος, πράγμα που σημαίνει ότι τυχόν μειώσεις του μειώνουν επίσης τον ρυθμό ανάκτησης του στρατοσφαιρικού όζοντος».
Σύμφωνα με τον επιστήμονα, ένα από τα προβλήματα στην περίπτωση του μεθανίου είναι ότι δεν μπορούν να αποτραπούν όλες οι εκπομπές του. Εκτιμάται ότι η μέγιστη μείωση των εκπομπών μεθανίου εάν χρησιμοποιηθούν όλες οι τεχνολογικές επιλογές είναι μόνο 50%.
Παρόλα αυτά, αν η χημική διαδικασία καταστροφής μεθανίου που περιγράφει η μελέτη αποδειχθεί ασφαλής, η επιτυχία σε 10 χρόνια από τώρα θα μοιάζει με αυτό που έκανε το Hunga Tonga.
«Πρώτα εξέπεμψε μεθάνιο και στη συνέχεια κατέστρεψε τμήμα του μέσω των σωματιδίων στο στρατοσφαιρικό νέφος», καταλήγει ο van Herpen.
