Pęcherzyki metanu uwięzione w lodzie jeziora
W nawiązaniu do
poprzedniego materiału na temat kosmicznych bombardowań Ziemi przez „kamloty z
nieba” i ich efektów na biosferę naszej planety, należy także wspomnieć o innym
niebezpieczeństwie grożącym nam z głębin Wszechoceanu. A oto artykuł na ten
temat zamieszczony na portalu Interia.pl:
Pokłady zamrożonego
metanu mogą zmienić klimat na Ziemi
55 mln lat temu nastąpiła ogromna eksplozja metanu,
który został uwolniony do ziemskiej atmosfery. Naukowcy znaleźli blizny po tym
zdarzeniu i ostrzegają, że coś podobnego może się zdarzyć także dziś.
Naukowcy z Uniwersytetu w Calgary opisali gigantyczną
eksplozję pęcherzy wypełnionych metanem, która wydarzyła się na Wyspie Ellefa
Ringnesa. Opierając się na otaczających osadach uczeni odkryli głębokie blizny
terenu, które pojawiły się w tym samym czasie, co datowane zdarzenie.
Wspomniane blizny są najprawdopodobniej geologiczną pamiątką po prehistorycznej
eksplozji metanu.
„Odkrycie 137 wczesnych kredowych depozytów
węglanowych w Arktyce wskazuje obecność rozległego pola metanowego, które
obejmuje obszar ponad 10 000 km²”, czytamy w opisie
odkrycia.
Metan jest 23 razy silniejszym gazem cieplarnianym
niż dwutlenek węgla. Emisja 100 kg metanu odpowiada emisji 2300 kg dwutlenku
węgla, czyli tyle, ile spalenie 1000 litrów benzyny. Za każdym razem, gdy duże
ilości metanu są uwalniane do atmosfery, prowadzi to do nagłego ocieplenia.
Najbardziej znane zdarzenie z udziałem metanu miało miejsce 55 mln lat temu,
kiedy gwałtowna eksplozja metanowych bąbli doprowadziło do rozpoczęcia nowej
epoki geologicznej.
Najnowsze badania wskazują, że eksplozja metanu
miała miejsce w kredzie, gdy średnia globalna temperatura była o 9°C niższa niż dzisiaj. To prawdopodobnie metan
uwolniony z bloków lodowych doprowadził do podwyższenia temperatury. Niedawno
naukowcy odkryli ogromne pokłady zamarzniętego metanu ukryte w Ameryce Środkowej.
Oznacza to, że podobne zdarzenie może wystąpić niespodziewanie, także dziś.
Metan jest wytwarzany przez określone typy bakterii,
które uwalniają jego związki podczas produkcji energii. Wytwarzanie metanu
biogenicznego jest naturalnym procesem, którego nie da się zatrzymać. Z powodu
stopniowego wzrostu temperatur, niebezpieczne są jednak pokłady zamrożonego
metanu, które stopniowo są rozpuszczane i uwalniane do atmosfery.
Wciąż nie wiadomo, jak wiele zamrożonego metanu
dostało się w ostatnich latach do oceanów i atmosfery. Istnieje jednak spora
szansa, że w najbliższym czasie, ten gaz będzie pogłębiał efekty globalnego
ocieplenia.
55 MA temu…
…to był już
Paleogen – a dokładniej Eocen, który trwał od 56 do 33,9 MA temu. Ziemia
powróciła do siebie po potwornym Armagedonie z przełomu K/Pg i po dziesięciu milionach
lat i jak podaje Wikipedia:
Nazwa Eocenu pochodzi od połączenia greckich
słów eos – jutrzenka i kainos – nowy (w nieformalnym
tłumaczeniu: „świt nowych czasów”). Eocen zawdzięcza
swą nazwę faktowi, że w czasie jego trwania pojawia się wiele występujących do
dziś rzędów ssaków, a także niektóre istniejące nadal rodziny. Do najbardziej
wyspecjalizowanych należą: nietoperze, walenie i brzegowce. Wtedy też pojawiają
się lemurowate i wyrakowate. Parzystokopytne reprezentowane są m.in. przez
maleńkiego „jelenia” Diacodexis, a
nieparzystokopytne przez pierwszego konia – Hyracotherium.
Powstają wyspecjalizowane formy ryb jak iglicznie i koniki morskie oraz
makrele, mieczniki, barrakudy, płastugi.
Osady eocenu występują w Polsce w dwóch
obszarach: na Niżu Polskim i w Karpatach.
Na Niżu współczesny zasięg eocenu jest znacznie
większy niż paleocenu.
W późnym eocenie ponownie nastąpiła transgresja
morska, która objęła północną i wschodnią Polskę. Powstały tam piaski
kwarcowo-glaukonitowe o miąższości dochodzącej do 10 m, z liczną fauną
małżoraczków, mięczaków i otwornic (głównie bentonicznych) oraz licznymi
kokolitami. Na obszarze współczesnej
Zatoki Gdańskiej utworzyła się szeroka delta z osadów naniesionych z północy
przez hipotetyczną rzekę Eridan. Rzeka niosła również materiał roślinny
wraz z żywicami drzew iglastych, które osadzone w delcie utworzyły tzw. ziemię
niebieską – obecnie złoże bursztynu.
Na obszarze dzisiejszych Tatr w eocenie
nastąpiła transgresja morska. Początkowo powstawały zlepieńce i piaskowce
zbudowane z materiału dostarczonego z niszczonego masywu tatrzańskiego, a
później wapienie i dolomity z licznymi numulitami (wapienie numulitowe). Pod
koniec eocenu nastąpiło pogłębienie i poszerzenie zbiornika. Cały obszar Tatr
znalazł się pod wodą, a w zbiorniku, obejmującym oprócz Tatr także obszar
Podhala i Spiszu, osadzały się utwory fliszu podhalańskiego (głównie:
piaskowce, mułowce, łupki ilaste, niekiedy dolomit żelazisty) o miąższości
powyżej 2000 m.
A zatem, czy w
eoceńskich warstwach skalnych jakieś ślady po metanowym kataklizmie? Czy
istnieją one w zapisie kopalnym?
Wczesny Eocen
charakteryzuje się ciekawą rzeczą – otóż jego klimat – dzięki konfiguracji
lądów i oceanów – charakteryzował się średnią temperaturą wynoszącą +25°C i był
to okres EECO – wczesno-eoceńskiego optimum klimatycznego. EECO zostało
zakończone 49 MA temu przez tzw. Epizod
Azolla – burzliwy rozwój paproci Azolla,
które pochłonęły dwutlenek węgla z atmosfery i tym samym zakończyły eoceński
EGO, dzięki któremu palmy rosły nawet na 45° szerokości geograficznej po obu
stronach Równika. Zawartość CO2 spadła z 3500 do 650 ppm.
EECO szczególnie
rozwinął się w Iprezie – najstarszym wieku Eocenu. Jeżeli wtedy rozwinął się
EGO, to co było jego przyczyną? Jeżeli prawdą jest to, co napisano powyżej, to
55 MA temu nastąpił ogromny wybuch w złożach hydratów metanowych i w efekcie
tego do atmosfery przedostały się miliony ton tego gazu powodując efekt
cieplarniany i łagodny klimat trwający 7 MA.
A zatem
prawidłowo postawione pytanie brzmi:
Co spowodowało to zjawisko?
Czym są hydraty
metanowe? Ogólnie mówiąc, są to związki metanu z wodą – CH4 • 5,6H2O.
Mają one postać białej krystalicznej substancji, która posiada ciekawe
właściwości chemiczne:
Klatrat metanu to biała, bezwonna substancja,
wizualnie bardzo podobna do lodu, jednakże ze względu na swoją strukturę
krystaliczną znacznie się od niego różni. Przewodność cieplna hydratów metanu
jest bliska przewodności zestalonego CO2 (~0,5 W/mK), czyli około
pięć razy niższa niż lodu (~2,3 W/mK). Wysoka
odporność na deformacje czyni je najtwardszą z powyższych substancji.
Przyjęty uśredniony skład chemiczny: na 1 mol metanu przypada 5,75 mola wody, co odpowiada około 85%
wody i 15% metanu masowo. Z jednego litra hydratów metanu wydzielić można ok. 170
litrów gazowego metanu (w przeliczeniu na warunki normalne). Gęstość około 900
kg/m³ (0,9 g/cm³) czyni je nieznacznie lżejszymi od wody.
Stabilność przy ciśnieniu atmosferycznym zapewnia temperatura niższa niż 193 K (-80 °C). W innym wypadku hydraty metanu wymagają
znacznego ciśnienia parcjalnego metanu (~44,78 MPa w warunkach
pokojowych), aby ochronić strukturę przed rozpadem. W przypadku stabilizacji
innym gazem lub mieszaniną gazu następuje powolny proces wymiany cząsteczek zamkniętych w
hydratach na cząsteczki gazu z otoczenia. Spala się równym, czerwonym
płomieniem pozostawiając wodę.
Gdzie powstają i
występują klatraty metanowe? I na to Wikipedia podaje odpowiedź:
Naturalne hydraty metanu na Ziemi występują
licznie na szelfach kontynentalnych i w wiecznej zmarzlinie, gdzie woda jest
ogólnie dostępna. Metan pochodzi z dwóch źródeł – powszechnej fermentacji
anaerobowej lub mniej rozpowszechnionych ekshalacji termogenicznych. Klatraty z
pierwszego źródła zawierają niemalże czysty metan bogaty w lekki izotop węgla 12C.
W drugim przypadku zróżnicowanie składu chemicznego i izotopowego gazów jest
znacznie większe.
Globalnie hydraty metanu tworzą się poniżej
strefy stabilności hydratów gazu GHSZ (ang. Gas Hydrate Stability Zone), która
w zależności od temperatury rozciąga się od głębokości poniżej ok. 300 m w
wodach arktycznych do 1100 m w głąb sedymentu, choć odnaleziono złoża występujące
już na głębokości 60–100 m. W wiecznej zmarzlinie hydraty metanu są stabilne od
150 do 2000 m pod powierzchnią.
Złoża?
Złoża klatratów występują pod osadami
podmorskimi (głównie na stokach kontynentalnych) oraz na terenach wiecznej
zmarzliny, a także na dnie jeziora Bajkał. Największe z dotychczas odkrytych
występują w głębi Blake Ridge u wybrzeży Karoliny Północnej, bogate złoża
znajdują się także w Zatoce Meksykańskiej oraz rowie Nankai u wybrzeży Japonii.
Nawiasem mówiąc
podejrzewam, że te ostatnie są odpowiedzialne za wzmocnienie fal tsunami po
wielkim trzęsieniu ziemi w dniu 11.III.2011 roku, które spustoszyło wybrzeża
Japonii – zob. http://wszechocean.blogspot.com/2012/03/czy-to-eksplozja-metanu-zrujnowaa.html . Hydraty być może także wzmocniły wstrząsy, które obróciły w
perzynę Haiti w styczniu 2010 roku – zob. - http://wszechocean.blogspot.com/2017/05/haiti-to-byo-do-przewidzenia.html, a także wstrząsy i wielkie tsunami w grudniu 2004 roku w
Indonezji.
Poszukiwania złóż hydratów ułatwia fakt, że
fale dźwiękowe rozchodzą się w nich dwukrotnie szybciej niż w zwykłych osadach
dennych.
Wielkość zasobów jest bardzo różnie szacowana,
ale nie ulega wątpliwości, że znacząco przewyższają złoża gazu ziemnego.
Niektóre szacunki mówią, że ilość węgla zawartego w hydratach dwukrotnie
przekracza zasoby pozostałych kopalin. Ostrożniejsze oceny mówią o ilości
metanu przekraczającej od 2,5 do 10 razy złoża gazu ziemnego.
Znane w 2005 roku złoża metanu zawartego w
klatratach na wodach przybrzeżnych USA ośmiokrotnie przewyższają zasoby gazu
ziemnego w tym kraju. Bardzo duże złoża znajdują się w Kanadzie i u jej
wybrzeży. Szacowane są na 44–810 bilionów m³ metanu. Dla porównania znane
światowe zasoby gazu ziemnego wynoszą 154 biliony m³.
A jakie są
zagrożenia?
W związku z ociepleniem klimatu rozpatruje się
potencjalne zagrożenia, jakie stwarzają klatraty. Metan jest gazem
cieplarnianym, którego zdolność zatrzymywania ciepła (potencjał cieplarniany)
jest dwudziestokrotnie większa niż w przypadku dwutlenku węgla. Uwolnienie się
go ze złóż hydratów, które zawierają szacunkowo 3000 razy więcej metanu niż
wynosi jego ilość w atmosferze ziemskiej, znacząco podniosłoby temperaturę na
Ziemi. Podejrzewa się, że zwiększenie stężenia metanu spowodowało gwałtowne
podwyższenie temperatury o 7°C w późnym paleocenie 55 mln lat temu, co
doprowadziło do wyginięcia wielu gatunków organizmów morskich. Paleobiolodzy z
Instytutu Paleobiologii PAN wysunęli hipotezę, że klatraty metanu odpowiadają
za większość gwałtownych zmian klimatu w historii Ziemi.
Innym zagrożeniem mogą być wywołane przez osunięcia
fale tsunami. Około 6100 lat p.n.e. rozpad złóż klatratów doprowadził do
przesunięcia się do Morza Norweskiego masy skał ze stoku kontynentalnego o
objętości ocenianej na 5300 km³ o 800 km, co wywołało potężną falę (zob.
Storegga). Jej efekty są do dzisiaj zauważalne na północy Anglii. Zagrożone są
między innymi Bahamy, które od wschodu opadają stokiem 5000 m w głąb oceanu,
przy czym klatraty są utrzymującym je spoiwem.
Zagrożenie wynika z ocieplenia wody oceanicznej, co
może prowadzić do przekroczenia granicy stabilności. Przyczyną uwolnienia się
metanu może też być zdestabilizowanie zasobów w wyniku prac wydobywczych,
jednak jest to możliwe jedynie w szczególnych warunkach geologicznych.
A zatem grozić
nam może powtórka tego, co wydarzyło się w Eocenie. Kto wie, czy opisane
wcześniej wydarzenia w Kanale Bristolskim z 1607 roku – zob. http://wszechocean.blogspot.com/2017/02/powodz-w-kanale-bristolskim-w-1607-roku.html, nie były właśnie spowodowane przez gwałtowne uwolnienie się
metanu ze złoża w Atlantyku? Ale co stało się wyzwalaczem takiego kataklizmu?
„Kamloty” z nieba?
I tutaj powracamy
do zagadnienia kosmicznych bombardowań naszej planety przez meteoryty i
asteroidy. Przypominają mi się wczesne lata 80. XX wieku, kiedy to teoria
Alvarezów torowała sobie drogę do umysłów uczonych i specjalistów z innych
dziedzin, a wszystkich zajmował jeden problem: czy impakt
dziesięciokilometrowego „kamlota” z nieba mógłby być równoważnikiem
nieograniczonej wojny nuklearnej? O ile dobrze pamiętam, to SIPRI[1], w 1984 roku wyliczał moc
całego arsenału nuklearnego Ziemi na jakieś 9,4 Gt TNT. Sam pamiętam, jak
studiując z wypiekami na twarzy te i inne raporty z białego, szarego i czarnego
wywiadu przeliczaliśmy megatony na megatrupy… - i wychodziło na to, że na głowę
każdego mieszkańca naszej planety przypadało jakieś 2 tony trotylu. Żeby zabić
człowieka wystarczy zdetonować mu na głowie 75 g trotylowy nabój wiertniczy…
Fachowo to się nazywa overkill –
zdolność nadzabijania. Czyste
szaleństwo… - a przecież dzisiaj wcale nie jest lepiej, bo kolejnym wariatom
marzą się atomowe bombardowania otwartych miast i skupisk ludzkich bez
oglądania się na skutki.
Alvarezowie
poszli tą drogą i stwierdzili, że wojna jądrowa na „full wypas” będzie miała
takie same efekty, jak impakt dziesięciokilometrowej średnicy „kamlota” u
wybrzeży Jukatanu. Jednakże w przypadku tegoż „kamlota” nie dochodzi do
skażenia radioaktywnego i dzięki temu życie przetrwało na naszej planecie –
wyginęły tylko co masywniejsze gatunki zwierząt i co mniej odporne na surowe
warunki roślin. Wynikało z tego, że wojna nuklearna – nawet ograniczona – może
doprowadzić do końca życia na Ziemi. Być może przetrwałyby tylko ekstremofile w
rodzaju Deinococcus radiodurans,
które mogą przeżyć napromieniowanie do 5 kGy i zabija je dopiero dawka 15 kGy![2] – a i to nie wszystkie. Pokazały
to nam dobitnie dwie nuklearne katastrofy w Czarnobylu (1986) i Fukushimie
(2011), z ich dalekosiężnymi skutkami których przyjdzie nam się zmagać przez
długie lata, o czym wstydliwie milczą zwolennicy energetyki jądrowej i
ograniczonych wojen z użyciem broni A, H i N, cenzurujący informacje, które i
tak zaczynają wychodzić na światło dzienne dopiero teraz…
Pamiętam, jak
rozpatrywano przypadek asteroidy Chicxulub z granicy K/Pg. Asteroida ta
uderzyła w płytkie morze, pod którym znajdowały się pokłady gipsu – CaSO4
• 2H2O – co spowodowało uwolnienie do atmosfery zabójczych związków
siarki… Związki siarki zatruwały także atmosferę na antypodach tego impaktu,
gdzie wydostawały się z ziemi wraz z rzekami lawy. Związki siarki są również
gazami cieplarnianymi, ale duża ich ilość przesłoniła słońce i spadała z
deszczami zakwaszając je. Efekty znamy.[3]
Jeszcze bardziej
niebezpiecznym dla naszej biosfery byłoby trafienie asteroidy w miejsce, gdzie
skorupa ziemska jest stosunkowo cienka – np. dno oceaniczne. Jej przebicie
uwolniłoby miliony kilometrów sześciennych magmy i zawartej w niej gazów, które
byłyby w stanie wygubić życie niemal na całym globie. Niemożliwe? A jednak –
coś takiego Ziemia przeżyła na granicy Permu i Triasu – P/T. Mówi się, że
winnym tego największego wymierania był pióropusz magmy, który oderwał się od
jadra i utorował sobie drogę ku powierzchni naszej planety, by wydostać się w
rejonie Podkamiennej Tunguskiej jakieś 251,9 MA temu.[4] Kulą w płot! Gdyby tak
było, to zjawisko to musiałoby się powtórzyć, ale się nie powtórzyło. A zatem
to musiało być coś innego i ja obstawiam na właśnie cios kosmicznego „kamlota”,
który miał dużą masę i poruszał się z prędkością wystarczającą do przebicie
tarczy kontynentalnej tak, jak pocisk przeciwpancerny przebija płytę pancerza…
Z przestrzeliny i odchodzących od niej promienistych pęknięć trysnęła rozpalona
magma, która zatruła gazami atmosferę naszej planety. Kataklizm zmiótł 95%
wszystkich gatunków flory i fauny zamieszkujących naszą planetę i na tysiące
lat zmienił jej oblicze. Tak właśnie było.[5]
A co byłoby,
gdyby taki „kamlot” spadł na złoże klatratów metanowych? Oczywiście część
zostałaby unicestwiona w eksplozji w PUNKCIE ZERO. Pozostała przeszła by do
atmosfery, gdzie by się spaliła eksplozyjnie, bowiem mieszanina metanu z
powietrzem tworzy mieszaninę piorunującą. Wstrząsy podziemne i zmiany ciśnienia
hydrostatycznego uwolniłyby kolejne tony metanu z podwodnych złóż. Efekty
byłyby trudne do przewidzenia i oszacowania. Tak czy owak – byłby to kolejny
Armagedon, Dzień Sądu Ostatecznego i Koniec Świata – dla nas, bo życie by to
jednak przetrwało, tyle że ewolucja musiałaby startować niemal od zera.
Nadzieję na ponowne zasiedlenie naszej planety dają właśnie wspomniane tu
ekstremofile, ale na to trzeba by było czekać kolejny miliard lat.
Co utorowało drogę ssakom?
Mówi się, że
impakt K/Pg eliminując dinozaury utorował drogę ssakom. To prawda, ale nie
całkowita. Nie zapominajmy, że pozostały pomniejsze gady jak np. węże, które
wyszły z tego Armagedonu z 7-procentową „nadróbką” czy krokodyle, które
przeżyły go niemal bez szwanku. Ówczesne ssaki to były niepozorne istotki
wielkości myszy czy szczura.
Michael J. Benton
w swej książce twierdzi, że kryzys P/T także był spowodowany EGO, który został
wywołany przez gazy wulkaniczne – głównie CO2 i tlenki siarki: SO2
i SO3 – ale wspomagane przez metan, który został uwolniony właśnie z
pokładów klatratów tego gazu, no i to właśnie metanowa czkawka (z ang.: methane burp) była odpowiedzialna za
zmianę klimatu u schyłku Paleocenu i początku Eocenu.[6]
Metanowy epizod w Eocenie dał impuls rozwojowi ssaków po masakrze dinozaurów u końca Kredy
Jak wykazały
badania, dopiero w Eocenie, a więc jakieś 10 MA trwania interregnum po Armagedonie K/Pg, dostały one ewolucyjnego „kopa” i
z powodzeniem sięgnęły po władzę nad planetą. I co najciekawsze – 55 MA temu
nie było żadnego wielkiego wymierania, a wręcz odwrotnie – ilość wygasłych
gatunków wyraźnie zmniejszyła się – jak to wynika z załączonego wykresu
bioróżnorodności gatunków morskich. Jak widać, pomiędzy ostatnim Wielkim
Wymieraniem z kanonicznej piątki a niewielkim wymieraniem związanym z Epizodem Azolla i co za tym idzie EGZ –
nie ma jakichś dramatycznych wydarzeń, a wręcz odwrotnie – Eocen jest
optymalnym okresem do rozwoju ssaków. Jeżeli więc na Ziemię spadły jakieś
„kamloty” i uaktywniły one wydzielanie metanu do atmosfery, to ssakom wyszło to
tylko na zdrowie. Metan i związany z nim EGO zakończył się globalnym
ochłodzeniem i nawet zlodowaceniem pod koniec Eocenu. Ale znów – to tylko
pomogło ssakom szybciej wydać hominidy i w rezultacie tego istotę obdarzoną
rozumem – człowieka, Homo sapiens sapiens…
- a nawet kilka istniejących równolegle ze sobą gatunków: Homo sapiens neanderthalensis, który zapewne jeszcze żyje w
zapadłych kątach Ziemi, Homo sapiens
sapiens którym jesteśmy czy Homo
sapiens aquaticus, który opanował głębie Wszechoceanu…?
Ale to już temat
z innej ballady.
[1]
Stockholm International Peace Research Institute – Sztokholmski Międzynarodowy
Instytut Badań nad Pokojem.
[2] Dawka
śmiertelna dla człowieka wynosi jedynie 10 Gy.
[3]
Zob. David Lambert – „Księga dinozaurów”, Warszawa 1993; Dana Desonie –
„Kosmiczne katastrofy”, Warszawa 1997; Walter Alvarez – „Dinozaury i krater
śmierci”, Warszawa 1999; Richard Leakey & Roger Lewin – „Szósta
katastrofa”, Warszawa 1999; Douglas Palmer – „Atlas prehistorii”, Warszawa
2001. Filmy: „Zwierzęcy Armagedon – Sądny dzień” odc. 3 i „Panika na niebie”
odc. 4.
[4] Zob.
film „Zwierzęcy Armagedon – Piekło na Ziemi”, odc. 2.
[5] Zob.
Michael J. Benton – „Gdy życie prawie wymarło”, Warszawa 2017.
[6] Michael J. Benton – ibidem, ss.
368-372.