Кіріспе

Метеорологиялық гипотеза Клатрат пулемет гипотезасы - Квартерлік кезеңдегі тез жылыну кезеңдерін түсіндірудің ұсынысы. Гипотеза бойынша, мұхиттағы жоғары аралық сулардағы ағымдардың өзгеруі температураның ауытқуының пайда болуына әкеліп соқтырады, ол жоғары континенттік беткейлерде метан клатратын жинақтап, кейде босатып береді. Бұл жер бетіндегі ауа температурасына тікелей әсер етер еді, себебі метан көмірқышқыл газына қарағанда әлдеқайда күшті парниктік газ. Атмосферада 12 жылдай өмір сүруіне қарамастан, метанның ғаламдық жылыну мүмкіндігі 20 жылда көмірқышқыл газынан 72 есе, ал 100 жылда 25 есе көп (33 аэрозольдік өзара әрекеттесулерді есепке алғанда). Сонымен қатар, бұл жылыну оқиғалары Бонд циклдерін және Dansgaard-Oeschger стадиялары сияқты жеке стадион аралық оқиғаларды тудырды деп ұсынылады. Гипотеза BøllingAllerød жылынуы мен пребореалды кезеңдер үшін қолдау тапты, бірақ DansgaardOeschger интерстадиалдары үшін емес, дегенмен бұл тақырыпта әлі де пікірталас бар. Бұл мыңжылдықтар үшін маңызды болса да,

Механизм

Метан гидраты деп те аталатын метан клатраты - кристалл құрылымында метанның көп мөлшерін қамтитын су мұздың түрі. Жердің мұхит табанындағы шөгінділердің астында метан клатратының әлеуетті ірі кен орындары табылды, дегенмен әртүрлі сарапшылар берген жалпы ресурс көлемінің бағалауы шамамен көп санда өзгеше, метан клатраты кен орындарының көлемі туралы күмән тудырады (әсіресе оларды отын ресурсы ретінде өндірудің тиімділігі). Шын мәнінде, 10 сантиметрден астам тереңдіктегі өзектер 2000 жылы үш жерде ғана табылған, ал кейбір нақты кен орындары / орындары үшін ресурс қорларының шамалары негізінен сейсмологияға негізделген. Метан клатраты кен орындарынан кенеттен шығатын табиғи газдың көп мөлшері климаттың өзгеруіне себепші болуы мүмкін. Мұзды мұхитта клатраттар жоғары қысымның орнына төменгі температураның тұрақтандырған жағалаудағы суларда болуы мүмкін; олар теңіз түбінің бетінде метанның шығуын болдырмайтын мұздатылған "қақпақ" арқылы тұрақтандырылған. Өзін-өзі сақтау құбылысы деп аталатын құбылысты 1980 жылдардың соңында ресейлік геологтар зерттеді. Бұл метастабильді клатрат жағдайы метан экскурсиясының босату оқиғаларының негізі болуы мүмкін, мысалы, Соңғы мұздық максимум аралығындағы. 2010 жылғы зерттеу Шығыс Сібірдің Арктикалық шельфіндегі (ESAS) метатұрақ метан клатраттарына негізделген климаттың кенеттен жылынуын тудыру мүмкіндігі туралы қорытынды жасады.

Мүмкін бұрын шығарылғандар

[[Файл:Сектор бойынша газ гидратының кен орны. jpg Gas hydrate deposits by sector Nubwo ibihe by'ubwiyongere bwa metane mu kirere, ihuza ibihe by'ikinyuranyo k'umugabane, Алғанша, соңғы deglaciation кезінде ірі дисоциация оқиғалары болды, BøllingAllerød жылынуы 5000 жыл ішінде Баренц теңізіндегі метан гидраты депозитінің жоғалуына әкеліп соқты, бұл оқиғалар үлкен Younger Dryas салқындату кезеңінің басталуына қарсы тұра алмады, бұл метанның көпшілігі теңіз түбіндегі кеннен босатылып, атмосфераға кіргеннен кейін теңіз суында қалды. 2008 жылы экваторлық мәңгі тоңған метан клатратының 630 миллион жыл бұрын "Қарлы жердің" кенеттен жылынуына әсер еткен болуы мүмкін деген болжам айтылды. Метан гидратының экскурсиясына байланысты болуы мүмкін басқа оқиғалар - перм - триастық жойылу оқиғасы және палеоцен - эоцен жылулық максимумы.

Қазіргі депозиттер

Метан клатратының көпшілігі тез әрекет ету үшін шөгінділерде тым терең орналасқан, ал 2007 жылғы Арчердің модельдеуі олардан алынған метан күштеу жалпы парниктік әсердің кішігірім компоненті болып қалуы керек деп болжайды. Клатрат кен орны тұрақтылық аймағының ең терең бөлігінен тұрақсызданады, ол әдетте теңіз түбінен жүздеген метрге төмен. Теңіз температурасының тұрақты өсуі түбінде шөгінді арқылы жолды жылытады және ең терең, ең шеткі клатраттың ыдырауына әкеледі; бірақ температураның өзгеруі теңіз түбінде осыншалықты терең жету үшін, әдетте, мың жыл немесе одан да көп уақыт кетеді. thumbrightright=1.6ДауларШығыс Сібірдің Арктикалық шельфінде метанның ықтимал шығарылуы Алайда Арктикадағы кейбір метан клатраттары қалғандарына қарағанда әлдеқайда аз тереңдікте, бұл оларды жылынуға әлдеқайда осал етуі мүмкін. Канаданың Бофорт теңізіндегі континенттік беткейіндегі тұтқынға алынған газ кен орны, мұхит түбіндегі кішкентай конустық төбелердің аймағында орналасқан, теңіз деңгейінен сәл төмен және метан гидратының ең терең емес кен орны болып саналады. Алайда Шығыс Сібірдің Арктикалық шельфінің тереңдігі орташа есеппен 45 метрге жетеді және теңіз түбінде, теңіз астындағы мәңгі тоңған қабаттармен бекітілген, гидраттар жинақталған деп болжанады. Бұл дегеніміз, егер жылыну талик немесе пинго сияқты элементтерді шельфке енгізсе, олар бұрын мұздатылған метан үшін газ көшіру жолдары ретінде қызмет етеді, және бұл мүмкіндікке көп көңіл бөлінді. Шахова және басқалар. (2008) шамамен 1400 гигатонна көміртегі метан және метан гидраттары ретінде Арктиканың мұз астындағы тұрақты топырағының астында тұйықталған және осы аумақтың 5-10% ашық таликпен тесуге жатады. Олардың мақаласында "50 гигатонна гидраттың кез келген уақытта кенеттен босауы мүмкін" деген сөз бар еді. Бұл 2008 жылы Америка Құрама Штаттарының Энергетика министрлігі Ұлттық зертханалық жүйесі мен Америка Құрама Штаттарының Геологиялық зерттеулер климаттық өзгерістер ғылыми бағдарламасы Арктикада климаттың күрт өзгеруінің төрт ең қауіпті сценарийлерінің бірі ретінде климаттың тұрақсыздануын анықтады. USCCSP 2008 жылдың желтоқсан айының соңында осы қауіптің ауырлығын бағалау туралы есеп шығарды. 2012 жылы бастапқы гипотезаның әсерін зерттеу, біріктірілген климаттық көміртек циклы моделіне (GCM) негізделген, метан гидраттарынан (PETM үшін көміртек мөлшерінің шамамен 2000 ГтС-пен) метанның 1000 есе (1-ден 1000 ppmv-ге дейін) көбеюін бағалау және 80 жыл ішінде атмосфералық температураны 6 °C-дан астам көтереді деген қорытындыға келді. Сонымен қатар, жер бетіндегі биосферада жиналған көміртегі 25% -дан кем азаяды, бұл экожүйелер мен ауыл шаруашылығы үшін, әсіресе тропиктерде, өте қауіпті жағдайды білдіреді. 2012 жылы әдебиеттің тағы бір бағалануы Шығыс Арктикалық теңіздердегі шельфтегі метан гидраттарын ықтимал қоздырғышы ретінде анықтайды. Сонымен қатар, сейсмикалық белсенділіктің метанды жаппай шығаруға себеп болуы мүмкін екендігі қарастырылды. 2012 жылы сейсмикалық байқаулар Америка Құрама Штаттарының шығысындағы континенттік беткейінде метан гидратын тұрақсыздандыруды, мұхиттың жылы ағымдарының енуінен кейін су асты жер сілкінісі метанды шығара алатынын көрсетеді. Бұл беткейдегі метан гидратының шамамен 2,5 гигатоннасы (PETM-ді тудыратын мөлшердің шамамен 0,2% -ы) және метан атмосфераға жетуі мүмкін бе, жоқ па, белгісіз. Алайда зерттеудің авторлары: "Солтүстік Атлантиканың батыс шеті - мұхит ағыстарының өзгеруіне ұшырайтын жалғыз аймақ емес; сондықтан біздің 2,5 гигатонналық тұрақсыздаған метан гидратының шамалауымыз қазіргі уақытта бүкіл әлемде тұрақсыздаған метан гидратының бір бөлігі ғана болуы мүмкін", - деп ескертеді. Билл МакГайр: "Гренландияның шетінде су асты суларының құлау қаупі болуы мүмкін, олар аз зерттелген. Гренландия қазірдің өзінде көтеріліп, астындағы қабыққа және оның шетіндегі шөгіндідегі су асты метан гидраттарына қысымды азайтып жатыр, ал мұз қақпағының астындағы белсенді ақаулар босаған кезде сейсмикалық белсенділіктің артуы ондаған жылдар ішінде айқын болуы мүмкін. Бұл су асты шөгінділерінің жер сілкінісі немесе метан гидратының тұрақсыздануына әкелуі мүмкін, бұл су асты слайдтарының пайда болуына және, мүмкін, Солтүстік Атлантикада цунамиге әкелуі мүмкін ".

Шығыс Сібірдің Арктикалық шельфі

[[Файл:Puglini 2020 laptev. Лаптев теңізіндегі метанды тұнбалар әдетте метанотрофтар тұнбаның ішінде тұтынады. Жоғары шөгінділік аймақтар (жоғарыда) микробтық қауымдастықтарды үнемі бұзады, сондықтан олар белсенді ағындыларды көру мүмкіндігі жоғары, (оң жақта) немесе белсенді жоғары ағынсыз (сол жақта). Дегенмен, жыл сайынғы шығарылым 1000 тоннаға дейін немесе одан да аз болуы мүмкін. Мұхит түбіндегі пермафростқа жасалған тесіктер арқылы, метандардың артық мөлшері Лена өзенінің сағасында және Лаптев теңізі мен Шығыс Сібір теңізі арасындағы шекарада анықталған. Сол кезде ерігеннің бір бөлігі геологиялық жылынудың нәтижесі деп саналды, бірақ еріген судың көп болуы солтүстікке қарай ағатын Сібір өзендерінен шығарылатын еріген судың көп болуына байланысты деп саналды. 2013 жылы зерттеушілер тобы су асты мұздықтарынан мұхитқа шығатын көпіршіктердің тығыздығын өлшеу үшін бірнеше сонарлық бақылауларды қолданды (эбулиция деп аталатын процесс) және Шығыс Сібірдің Арктикалық шельфі (ESAS) бойымен су бағанасына күн сайын 100630 мг метанның бір шаршы метрге шығарылатынын анықтады. Сонымен қатар олар дауыл кезінде жел ауаға теңіз газдарын алмастыруды жеделдеткенде су бағанында метан деңгейі күрт төмендейтынын анықтады. Байқаулар көрсеткендей, теңіз түбіндегі мәңгі тоңнан метанның бөлінуі кенеттен емес, баяу жүреді. Алайда, мұхиттың жылынуы әсерінен арктикалық циклондар мен атмосферада парниктік газдар жиналуы осы көзден метанды тез шығаруға ықпал етуі мүмкін. Олардың жаңартылған бағамы жылына 17 миллион тоннаны құрады. Алайда, бұл нәтижелер көп ұзамай күмәнге ұшырады, өйткені жыл сайынғы шығарылудың бұл деңгейі ЭСАС-тың ғана Арктикадағы метанның 28% -дан 75% -ға дейін шығарындыларына әкеледі, бұл көптеген басқа зерттеулерге қайшы келеді. 2020 жылдың қаңтар айында метанның су бағанасына жағалаудағы кен орындарынан шығарылғаннан кейін атмосфераға кіру жылдамдығы өте жоғары бағаланғандығы анықталды, ал Арктикада бірнеше кемедегі круиздерден алынған атмосфералық метан ағынын бақылау жыл сайын ESAS-тен 3,02 миллион тонна метан шығатынын көрсетеді. 2020 жылы жарияланған модельдеу зерттеуінде қазіргі жағдай бойынша ESAS-тен жылына шығатын метан 1000 тоннаға дейін төмен болуы мүмкін екендігі айтылды, ал 2,6 - 4,5 миллион тонна шельфтен шығатын турбулентті шығарындылардың ең жоғары әлеуетін білдіреді.

Бофорт теңізінің континенттік беткейі

thumb thumbrightright=1.2Profile igaragaza ikamba ry'umugabane, inkingi n'izamuka. 2018 жылы radiocarbon dating зерттеу көрсеткендей, nyuma ya metobath 30 metere, metan 10% -ға жуығы ғана metan суда z'amazi y'isi, ni ukuvuga metan hydrate z'umwikuba cyangwa metan hydrate. Авторлар метанның айтарлықтай жылдам шығарылуы атмосфераға жетуден қалады деп болжады.

Шпицберген

Хонг және басқалар. 2017 жылы Шпицбергенге жақын Баренц теңізіндегі арктикалық теңіздердің суға сіңуін зерттеді. Теңіз түбіндегі температура өткен ғасырда маусымдық өзгеріске ұшырады, ол тек метанның тұнба суының интерфейсіндегі 1,6 метр тереңдікке шығарылуына әсер етті. Гидраттар шөгінділердің жоғарғы 60 метрінде тұрақты болуы мүмкін және қазіргі байқалатын шығарылымдар теңіз түбінен тереңнен басталады. Олар метан ағынының артуы жүздеген - мыңдаған жыл бұрын басталған деген қорытындыға келді, ол туралы "Газ гидратының ыстықтайғаннан гөрі терең су қоймаларының эпизодикалық желдетілуі" деп атап өтті. Өз зерттеуін қорытындылай келе, Хонг былай деді: Метанның басқа көздерден шығатын газға қарағанда, гидраттар бөлініп шығатын жердің метан шығаратын жері әлдеқайда аз. Сонымен қатар, 2017 жылы жарияланған басқа бір мақалада Шпицбергендегі газ гидратының диссоциациясынан шығарылған метанның тек 0,07% -ы атмосфераға жетеді және әдетте желдің жылдамдығы төмен болған кезде ғана. 2020 жылы кейінгі зерттеулер Шпицбергеннің атмосфераға сіңген метанының тек кішкентай бөлігі ғана атмосфераға жететінін және желдің жылдамдығы босату жылдамдығына жергілікті жердегі еріген метан концентрациясына қарағанда үлкен әсер ететінін растады. 2017 жылы жарияланған газетте Свалбардтағы кем дегенде бір су ағып жатқан жердің метан шығарындылары қоректік заттарға бай судағы фитопланктонның белсенділігінің артуына байланысты көмірқышқыл газының жоғарылатылуымен өтеледі деп көрсетілген. Фитопланктонның сіңіретін көмірқышқыл газының тәуліктік мөлшері метанның шығарылған мөлшерінен 1900 есе көп болды, ал CO2 сіңіруінен болатын теріс (яғни жанама салқындату) радиациялық күш метанның шығарылуынан болатын жылынудан 251 есеге дейін артық болды.

Қазіргі перспектива

2014 жылы АҚШ-тың Атлантика теңізінің солтүстік континенттік шегіндегі зерттеулеріне сүйене отырып, АҚШ Геологиялық зерттеулер, Геология кафедрасы, Миссисипи мемлекеттік университеті, Геологиялық ғылымдар кафедрасы, Браун университеті және Жер ресурстары технологиясы, теңіз түбінен метанның кең таралған ағып кетуін анықтады, бірақ олар нақты күндерді белгілемейді, кейбір сіңулердің жасы 1000 жылдан асады дегенді білдіреді. 2017 жылдың наурызында USGS Газ гидраттары жобасының мета-талдауында мынадай қорытынды жасалды: 2017 жылдың маусым айында Тромсё университеті Арктикалық газ гидраты орталығының (CAGE), қоршаған орта және климат ғалымдары жарылғыш жарылыстардан пайда болған жүзден астам мұхит шөгінді кратерлерін сипаттаған зерттеу жариялады. Баренц теңізінің айналасындағы осы аймақтарда әлі күнге дейін метан ағып жатыр, ал метан қоймалары бар әлі де бар буыршық жерлер ақырында дәл осындай тағдырға ұшырауы мүмкін. Сол жылы Арктика кеңесі SWIPA 2017 есебін жариялады, онда "Арктикалық парниктік газдардың көздері мен тұндырғыштары әлі де деректер мен білімнің тапшылығынан қиындаған" деп ескертті. 2018 жылы климаттық жүйедегі бұрылыс нүктелеріне арналған перспективалық мақалада метан гидраттарының климаттың өзгеруіне үлесі ғасырдың соңына дейін "көп емес" болады, бірақ мыңжылдық мерзімдерде соған жетуі мүмкін. 2021 жылы IPCC Алтыншы бағалау баяндамасында метан гидраттары ықтимал бұрылыс нүктелерінің тізіміне енді енгізілмеген және "клатраттардан шығатын CH4 шығарындылары алдағы бірнеше ғасыр ішінде климат жүйесін айтарлықтай жылытады деп күтілмейді" деп айтылған. Алайда, жер бетіндегі газ гидраттары 200 метрден төмен тереңдікте түзілетіндіктен, алдағы бірнеше ғасыр ішінде елеулі реакция болуы мүмкін емес.

Көркем шығармаларда

Джон Барнстың "Шормалардың анасы" атты ғылыми-фантастикалық романы метан клатратының бөлінуінен туындаған климаттың апатты өзгеруінің ойдан шығарылған мысалын ұсынады. "Өмір лотереясы" атты еңбегінде Иан Ирвиннің "Бейбіт өмір" атты еңбегінде бұрын-соңды болмаған сейсмикалық белсенділік метан гидратының бөлінуін тудырады, бұл жаһандық салқындатуды теріске шығарады. Гипотеза PlayStation 2 ойынындағы Death By Degrees экспериментінің негізі болып табылады. Стивен Бакстердің "Трансцендентте" осындай дағдарысты болдырмау - басты сюжет желісі. Дэвид Данның "Қара үнсіз" романында бұл идея негізгі ғылыми тұжырым ретінде көрсетілген. "Эрго Прокси" анимесінде метан гидратының қорларындағы жарылыстар қатары Жер бетіндегі түрлердің 85% жояды. Фредерик Польдің "Уақыттың алыс жағалауы" романында ғарышкерлер расасы метан клатраты қорларын бомбалау арқылы адамзатты жоюға тырысып, газды атмосфераға шығарады. Фрэнк Шетцингтің "Көкпар" романында әлем мұхиттарына қатысты алғашқыда ерекше оқиғалар көрінеді. Чарльз Стросстің "Күмектік файлдар" ғаламшарында қасақана іске қосылған клатрат пішін сценарийі Бент келісімінің соңғы бұзылуына жауап ретінде Көк Хадестің пайдалана алатын мүмкін жазалау стратегиясы ретінде қарастырылады.