Μια διεθνής ομάδα ερευνητών, συμπεριλαμβανομένων επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης και το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, ανακατασκεύασε για πρώτη φορά τη συγκέντρωση συσσωματωμένων ισοτόπων μεθανίου στον αέρα από το παρελθόν. Αυτό παρέχει νέες γνώσεις για το πώς έχουν αλλάξει οι ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις μεθανίου από την αρχή της βιομηχανικής εποχής, γύρω στο 1850. Για τη μελέτη, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν αέρα περίπου 40 ετών, διατηρημένο σε συμπιεσμένο χιόνι (firn) στη Γροιλανδία. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο Science Advances.
Ανθρώπινο δακτυλικό αποτύπωμα
Το μεθάνιο είναι το δεύτερο πιο σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου μετά το CO2, υπεύθυνο για περίπου το 30% της υπερθέρμανσης του πλανήτη μέχρι σήμερα. Οι ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις μεθανίου αυξάνονται, αλλά δεν έχει ακόμη κατανοηθεί πλήρως γιατί.
Οι μετρήσεις και οι αναλύσεις των ερευνητών έδειξαν ότι η συγκέντρωση συσσωματωμένων ισοτόπων μεθανίου, σπάνιων μορίων μεθανίου με δύο βαριά άτομα συσσωματωμένα μαζί, έχει αλλάξει σημαντικά τις τελευταίες δεκαετίες. Αρχικά, οι ερευνητές δεν μπορούσαν να εξηγήσουν πλήρως αυτή τη μετατόπιση, αλλά αφού εκτέλεσαν προσομοιώσεις μοντέλων της ατμόσφαιρας που καλύπτουν τα τελευταία 1.000 χρόνια, κατάφεραν να εντοπίσουν μια αιτία.
«Από την αρχή της εκβιομηχάνισης, οι άνθρωποι έχουν διαταράξει την ισορροπία μεταξύ των εκπομπών μεθανίου και της διάσπασης τόσο βαθιά που είναι ορατό στις μετρήσεις μας», εξηγεί η Malavika Sivan, πρώτη συγγραφέας της μελέτης.
Ισοζύγιο μεθανίου
Το συσσωματωμένο σήμα ισοτόπων αντανακλά την ισορροπία μεταξύ της ποσότητας μεθανίου που εκπέμπεται και της ποσότητας που αφαιρείται από την ατμόσφαιρα. Αυτή η ισορροπία καθορίζει εάν οι συγκεντρώσεις μεθανίου στην ατμόσφαιρα συνεχίζουν να αυξάνονται ή να αρχίζουν να μειώνονται. Με αυτές τις πληροφορίες, οι ερευνητές μπορούν να ανακατασκευάσουν την ισορροπία μεθανίου με την πάροδο του χρόνου και στο μέλλον, επιτρέποντάς τους να ελέγξουν εάν τα μέτρα που λαμβάνονται για τη μείωση των εκπομπών μεθανίου λειτουργούν.
Αυτό έχει σημασία, λέει ο Thomas Röckmann, καθηγητής ατμοσφαιρικής φυσικής και χημείας. «Η μείωση των συγκεντρώσεων μεθανίου είναι ένας από τους ταχύτερους τρόπους για την επιβράδυνση της υπερθέρμανσης του πλανήτη βραχυπρόθεσμα». Οι συνεχιζόμενες ανθρώπινες εκπομπές και η πιθανή κλιματική ανατροφοδότηση από φυσικές πηγές θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε περαιτέρω αυξήσεις. «Πρωτοβουλίες πολιτικής όπως η Παγκόσμια Δέσμευση για το Μεθάνιο, η οποία στοχεύει σε μείωση των εκπομπών μεθανίου κατά 30% έως το 2030 σε σύγκριση με το 2020, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επιβράδυνση ή την αντιστροφή αυτής της τάσης», εξηγεί ο Röckmann.
Μια εκπληκτική μέτρηση
Η έρευνα προκλήθηκε από ένα απροσδόκητο εύρημα: Οι ερευνητές μέτρησαν συσσωματωμένα ισότοπα μεθανίου στην τρέχουσα ατμόσφαιρα. Η εμφάνιση αυτών των μορίων ήταν πολύ υψηλότερη από ό,τι στο μεθάνιο από γνωστές πηγές όπως οι υγρότοποι, η γεωργία και τα ορυκτά καύσιμα. Αυτές οι πηγές δεν μπορούσαν να εξηγήσουν ένα τόσο ισχυρό σήμα.
Η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το σήμα συσσωματωμένου ισοτόπου πρέπει να προέρχεται από την απομάκρυνση μεθανίου - όταν το μεθάνιο διασπάται στην ατμόσφαιρα μέσω αντιδράσεων με άλλες ουσίες. Αυτά τα συσσωματωμένα μόρια αντιδρούν πιο αργά από τα κανονικά μόρια μεθανίου. «Μετά από αυτό, αναρωτηθήκαμε αν θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις συσσωματωμένες υπογραφές μεθανίου για να μάθουμε πώς άλλαξαν οι αντιδράσεις απομάκρυνσης στην ατμόσφαιρα με την πάροδο του χρόνου», εξηγεί ο Röckmann.
Αέρας σαράντα ετών
Το μεθάνιο απελευθερώνεται κυρίως από βιολογικές και ορυκτές πηγές. Σχηματίζεται φυσικά σε υγροτόπους, ορυζώνες, χώρους υγειονομικής ταφής και γεωργικά συστήματα, και απελευθερώνεται επίσης από ορυκτά καύσιμα όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Για να κατανοήσουν πώς οι πηγές και η απομάκρυνσή του μεθανίου έχουν αλλάξει με την πάροδο του χρόνου, οι ερευνητές χρειάζονταν πρόσβαση σε αέρα από το παρελθόν. Και όχι μόνο λίγο: Η ανάλυση συσσωματωμένων ισοτόπων μεθανίου απαιτεί έως και 1.000 λίτρα (264 γαλόνια) αέρα.
Αυτός ο παλιός αέρας μπορεί να βρεθεί στο firn: ένα στρώμα πυκνού χιονιού μεταξύ της επιφάνειας και του υποκείμενου παγετώδους πάγου, όπου παραμένει παγιδευμένος αέρας που μερικές φορές είναι έως και 70 ετών. Στον ερευνητικό σταθμό EastGRIP στη Γροιλανδία, ο Röckmann συνέλεξε τα απαραίτητα δείγματα αέρα τρυπώντας βαθιά στο χιόνι και ουσιαστικά αντλώντας τον αέρα έξω με εξειδικευμένο εξοπλισμό.
"Συλλέξαμε δείγματα αέρα 500-700 λίτρων (132-185 γαλόνια) που ήταν έως και 40 ετών", λέει ο Röckmann. «Η ανάλυση αυτού του αέρα σας λέει πολλά για τη σύνθεση της ατμόσφαιρας στο παρελθόν».
Διεθνής συνεργασία
Η ποσότητα του αέρα ήταν ακόμα στο χαμηλότερο σημείο για την επίτευξη της καλύτερης ακρίβειας με το όργανο που χρησιμοποιήθηκε στην Ουτρέχτη. Αλλά μια ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ είχε ένα διαφορετικό όργανο που μπορούσε να κάνει τις ίδιες μετρήσεις χρησιμοποιώντας λιγότερο αέρα. Η Sivan ταξίδεψε στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ για δύο μήνες για να αναλύσει τα δείγματα αέρα με τη συνάδελφό της Jiayang Sun. «Υπήρξαν πολλές δοκιμές και λάθη, αλλά στο τέλος, ήμασταν εξαιρετικοί»
«Πιστεύω ότι είδαμε μια τόσο ισχυρή χρονική αλλαγή στο σήμα των συσσωματωμένων ισοτόπων».
Τα αποτελέσματα ήταν απροσδόκητα και χρειάστηκε πολλή συζήτηση και μοντελοποίηση για να κατανοήσουμε το μετρούμενο σήμα. «Αλλά άξιζε τον κόπο: Καταλαβαίνουμε πραγματικά πώς το σήμα των συσσωματωμένων ισοτόπων καταγράφει την επίδραση των ανθρώπων στην ατμόσφαιρα κατά τη βιομηχανική περίοδο», λέει ο Sivan.
www.worldenergynews.gr
