Carbon release from Chatham Rise pockmarks may have been climatically relevant during the last deglaciation
Deze studie gebruikt een 2D hydromechanisch model om aan te tonen dat de snelle vloeistofvrijgave uit Chatham Rise-pockmarks tijdens de laatste deglaciatie ongeveer 2 Petagram CO2 per jaar had kunnen uitstoten, een snelheid die aanzienlijk hoger is dan die van het Paleoceen-Eoceen Thermisch Maximum, wat suggereert dat dergelijke geologische koolstofvrijgave een belangrijke, voorheen onderschatte drijfveer was van de deglaciale atmosferische CO2-trends.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Diep onder de oceaanbodem liggen enorme reservoirs van eeuwenoude koolstof gevangen in lagen gesteente en sediment. Al decennia weten wetenschappers dat het klimaat van de aarde nauw verbonden is met de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer, maar de precieze mechanismen die deze koolstof tussen de diepe aarde en de lucht verplaatsen, zijn enigszins mysterieus gebleven. Een belangrijke vraag is geweest hoe snel en in welke hoeveelheden deze geologische koolstof naar het oppervlak kan ontsnappen, vooral tijdens perioden waarin de planeet opwarmt en ijskappen smelten. Wanneer enorme hoeveelheden ijs smelten, verandert het gewicht dat op de oceaanbodem drukt, en deze verschuiving kan de vrijgave van vloeistoffen uit de diepe ondergrond triggeren. Als deze vloeistoffen kooldioxide bevatten, zouden ze het wereldwijde klimaatverandering potentieel kunnen versnellen, waardoor een feedbackloop ontstaat waarbij opwarming leidt tot meer koolstofvrijgave, wat weer leidt tot meer opwarming. Het begrijpen van deze verborgen pulsen van gas is cruciaal voor het reconstrueren van het klimaat uit het verleden en het voorspellen van het gedrag van het aardse systeem in de toekomst.
Voor de kust van Nieuw-Zeeland bevindt zich een onderzeese plateau, de Chatham Rise, dat een enorme, stille aanwijzing bevat voor dit proces. De zeebodem daar is bezaaid met meer dan 45.000 kraterachtige depressies, gevormd door de uitstoot van vloeistoffen van onderaf. Hoewel soortgelijke kraters in andere delen van de wereld vaak worden gelinkt aan de vrijgave van methaangas door smeltend ijs, werd de Chatham Rise nooit bedekt door gletsjers en bevatten haar kraters geen methaan. In plaats daarvan suggereert chemisch bewijs dat deze kraters ventilatieopeningen zijn voor eeuwenoude kooldioxide die miljoenen jaren lang opgesloten heeft gezeten in kalksteenlagen diep in de aardkorst. De timing van het verschijnen van deze kraters wijst direct naar de laatste keer dat de wereld uit een ijstijd kwam, een periode die bekend staat als de deglaciatie. Dit roept de overtuigende mogelijkheid op dat de snelle stijging van de zeespiegel in die tijd fungeerde als een schakelaar, die diepe koolstofreservoirs ontsloot en ze de oceaan en de atmosfeer in pompte.
Om dit idee te testen, bouwde een team van onderzoekers een computersimulatie van de oceaanbodem onder de Chatham Rise. Ze richtten zich op de dikke lagen kleirijk sediment die tussen de diepe koolstofreservoirs en de oceaanbodem liggen. In normale tijden, wanneer de zeespiegels stabiel zijn, bewegen vloeistoffen traag en gelijkmatig door deze sedimenten, zoals water dat door een spons trekt. De onderzoekers modelleerden echter wat er gebeurt wanneer de zeespiegels snel stijgen, zoals tijdens het einde van de laatste ijstijd. Hun model toonde aan dat deze snelle toename van het watergewicht het kleisediment in een staat brengt waarin het niet snel genoeg kan draineren. Deze druk bouwt zich op en dwingt de vloeistof om de weg van de minste weerstand te zoeken, waarbij het door smalle, krachtige kanalen door het sediment breekt in plaats van er geleidelijk doorheen te sijpelen. Deze kanalen bereiken uiteindelijk het oppervlak, waardoor de kraters ontstaan die vandaag de dag op de zeebodem te zien zijn.
De simulatie onthulde dat zodra deze kanalen zich vormen, ze vloeistof transporteren met een snelheid die ongeveer duizend keer hoger ligt dan de trage, gestage sijpeling die optreedt tussen ijstijden in. Door dit model toe te passen op de 476 kleine kraters die in detail zijn in kaart gebracht, schatten de onderzoekers het volume van de vloeistof dat vrijgekomen zou kunnen zijn tijdens de eerste golf van deze activiteit. Ze berekenden dat het vloeistofvolume dat door deze paden bewoog ongeveer 1.800 kubieke kilometer per jaar was. Om de klimaatimpact te begrijpen, zette het team dit vloeistofvolume om in een massa kooldioxide. Zelfs bij het gebruik van de meest conservatieve schattingen — uitgaande van het feit dat de vloeistof slechts een fractie van de kooldioxide bevatte en in gasvormige staat was — was het resultaat verbijsterend. De vrijgavevoet kwam uit op ongeveer 2 petagram koolstofdioxide per jaar.
Dit getal is significant wanneer het in de context van de geschiedenis van de aarde wordt geplaatst. De onderzoekers vergeleken hun bevinding met het begin van een beroemde oude opwarmingsgebeurtenis genaamd de Paleoceen-Eoceen Thermale Maximum, die zorgde voor massale extinctie en wereldwijde temperatuurpieken. Hun schatting suggereert dat de koolstofvrijgave vanuit de pockmarks van de Chatham Rise alleen al ongeveer vier keer sneller was dan de snelheid van de koolstofvrijgave die werd afgeleid voor het begin van die oude catastrofe. Hoewel de studie zich richtte op een specifieke subset van kraters en een simulatie gebruikte in plaats van directe meting, suggereren de resultaten dat de geologische koolstofvrijgave vanuit velden zoals de Chatham Rise een belangrijke, maar voorheen over het hoofd geziene drijfveer voor klimaatverandering tijdens de laatste deglaciatie kan zijn geweest. De studie geeft aan dat de diepe koolstofcyclus van de aarde in staat is om snel te reageren op oppervlakteveranderingen, waarbij mogelijk enorme pulsen van broeikasgassen worden afgeleverd die het klimaat van het verleden hebben kunnen vormgeven.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.