Broeikasgas in bodem van oceanen kan aarde verder opwarmen

Enorme hoeveelheden methaan en kooldioxide liggen in een vreemde, bevroren vorm opgeslagen in de bodem van de oceanen. Nu de wereldzeeën opwarmen, vormt dit broeikasgas een tikkende tijdbom.donderdag 19 december 2019

Wetenschappers hebben diep in de oceanen een tikkende tijdbom gevonden die de aarde verder kan opwarmen: enorme reservoirs van CO2en methaan die in de zeebodem liggen verborgen.En de lont is al aangestoken.

De krachtige broeikasgassen worden in de bodem vastgehouden onder afdeklagen van bevroren CO2of methaan, oftewel hydraten, waardoor ze niet in het zeewater en uiteindelijk in de atmosfeer terecht kunnen komen. Maar de wereldzeeën warmen door de toenemende uitstoot van CO2steeds verder op, en wetenschappers melden dat het zeewater rond sommige van deze ‘hydraatdeksels’ een temperatuur nadert waarbij de afdeklagen oplossen of ‘smelten’.

En dat zou niet best zijn. Kooldioxide, het bekendste broeikasgas, is verantwoordelijk voor zo’n driekwart van de totale uitstoot in de atmosfeer en kan daar duizenden jaren aanwezig blijvenMethaan, het belangrijkste component van aardgas, blijft veel minder lang in de atmosfeer aanwezig dan CO2– ongeveer twaalf jaar – maar is als broeikasgas (en gemeten over twintig jaar) minstens 84-maal sterkerdan CO2.

De wereldzeeën vangen ongeveer een derde van de door de mens veroorzaakte CO2-uitstoot op en absorberen negentig procent van de overtollige warmte die wordt gecreëerd door de toegenomen uitstoot van broeikasgassen – en vormen daarmee dus de grootste zogeheten ‘koolstofput’ op aarde. Maar als de hydraatdeksels in de oceanen door het opwarmende zeewater gaan oplossen, bestaat het gevaar dat de oceanen juist veel broeikasgassen gaan uitstoten, waardoor de aarde nog verder zou opwarmen en de zeespiegel verder zou stijgen. “Als die hydraten instabiel worden, in feite zullen smelten, komt dat enorme volume aan CO2vrij in de oceanen en uiteindelijk in de atmosfeer,” zegt Lowell Stott, paleo-oceanograaf aan de University of Southern California.

De ontdekking van deze verborgen CO2-voorraden in de bodem van de oceanen, en ook van methaanhydraten dichter bij de kusten, volgt op de waarschuwing van toonaangevende wetenschappers dat de aarde als gevolg van de ongekend hoge temperatuur van het zeewater een aantal kantelpunten wat betreft het klimaat aan het passeren is. 

De weinige CO2-reservoirs die tot nu toe zijn gevonden, liggen in de buurt van hydrothermale schoorstenen in de diepzee. Onduidelijk is hoeveel van dit soort reservoirs over de bodem van de wereldzeeën liggen verspreid. “Het is een soort aankondiging van een onderzoeksgebied dat we echt goed moeten bestuderen, omdat we moeten uitzoeken hoeveel van dit soort reservoirs er zijn, hoe groot ze zijn en hoe gevaarlijk ze zijn wat betreft het vrijkomen van COin de oceanen,” zegt Stott. “We hebben de totale voorraad aan COop aarde volstrekt onderschat, en dat heeft vérstrekkende consequenties.”

Maar Jeffrey Seewald, een hoofdwetenschapper van het Woods Hole Oceanographic Institution die onderzoek doet naar de geochemie van hydrothermale schoorstenen, vraagt zich af of deze reservoirs van broeikasgassen onder hydraatdeksels wel zo groot zijn. “Ik weet niet of ze op wereldschaal van zulke grote betekenis zijn, want de meeste hydrothermale systemen die we kennen, kunnen niet in verband worden gebracht met grote reservoirs van CO2, hoewel we er nog veel moeten verkennen,” zegt hij. “Dus zou ik een beetje voorzichtig zijn met de suggestie dat op de zeebodem enorme voorraden CO2op het punt staan om vrij te komen.”

Verena Tunnicliffe, een wetenschapper die aan de University of Victoria in Canada onderzoek doet naar hydrothermale schoorstenen, wijst erop dat de wetenschap slechts gegevens heeft over 45 procent van de tot nu toe bekende hydrothermale stelsels en dat de meeste niet grondig zijn onderzocht.

Dreiging in de buurt

Andere wetenschappers maken zich grote zorgen over een potentiële ‘tijdbom’ op het gebied van het klimaat die veel dichter bij huis is te vinden: methaanhydraten die in de bodem van minder diepe wateren aan de rand van het continentaal plat liggen opgeslagen.

Ten eerste moet gezegd worden dat er blijkbaar grote aantallen van deze reservoirs over alle wereldzeeën verspreid liggen. Zo ontdekten wetenschappers van de Oregon State University en de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) tussen 2016 en 2018 met behulp van een nieuwe sonartechniek duizend methaanuitlaten voor de kust van het Pacifische noordwesten van de VS.

En dat terwijl er tussen het einde van de jaren tachtig (toen wetenschappers voor het eerst op deze methaanvoorraden stuitten) en 2015 slechts honderd van dit soort uitlaten waren geïdentificeerd. Waarschijnlijk zullen er nog veel meer van deze reservoirs worden gevonden, want tot 2018 hadden wetenschappers nog maar 38 procent van de zeebodem tussen de staat Washington en het noorden van Californië in kaart gebracht.

“Omdat er veel methaan in relatief ondiepe wateren aan de rand van het continentaal plat ligt opgeslagen, zal het veel sneller door het opwarmende zeewater worden bereikt, waardoor de methaanhydraten die in deze sedimenten liggen opgeslagen mogelijk ook sneller zullen destabiliseren,” zegt Dave Butterfield, hoofdwetenschapper en expert op het gebied van hydrothermale schoorstenen aan het Pacific Marine Environmental Laboratory van de NOAA in Seattle.

Volgens Butterfield wijst het opborrelende methaan waarschijnlijk op wereldwijde voorraden aan broeikasgassen die veel groter zijn dan de CO2-reservoirs in de bodem van de diepzee. “De hypothese is dat als je deze methaanhydraten destabiliseert, het methaan dan in de atmosfeer vrijkomt en tot een extreme opwarming van de aarde zal leiden,” zegt Butterfield, die in 2003 deel uitmaakte van een expeditie die in de buurt van een stelsel van hydrothermale schoorstenen op de Marianenboog in de Stille Oceaan een reservoir van vloeibare COonder een afdeklaag van hydraten ontdekte.

Eerder dit jaar publiceerden Stott en zijn collega’s een wetenschappelijk artikel waarin ze bewijzen aanvoeren voor de stelling dat het einde van de laatste IJstijd, zo’n 20.000 jaar geleden, mede het gevolg was van het vrijkomen van COuit hydrothermale reservoirs in de bodem van de oostelijke Stille Oceaan. In een nieuwe studie bespreekt Stott geologische aanwijzingen dat de ijstijden van het Pleistoceen telkens ten einde liepen wanneer grote hoeveelheden COvrijkwamen uit reservoirs in de oceaanbodem bij Nieuw-Zeeland.

De temperatuurpieken tijdens voorgaande perioden waarin ijstijden ten einde liepen, doen sterk denken aan de huidige snelle opwarming van de aarde als gevolg van de uitstoot van broeikasgassen. Hoewel al veel langer wordt vermoed dat de oceanen een grote rol hebben gespeeld in prehistorische perioden van wereldwijde opwarming, luidde de algemene consensus dat de COin die gevallen afkomstig was uit de diepste waterlagen van de wereldzeeën. Maar onderzoek van Stott en andere oceanografen in de laatste tien jaar wijst daarentegen op een geologische boosdoener.

“Zelfs als maar een klein percentage van de nog niet onderzochte hydrothermale stelsels aparte voorraden aan COin gasvorm of vloeibare vorm zouden bevatten, dan zouden we de totale hoeveelheid COin de wereldzeeën aanzienlijk moeten bijstellen,” schrijven Stott en zijn medeauteurs over de huidige schatting van CO2-reserves in de bodem van de oceanen.

Naald in een hooiberg

Laten we eens nader kijken naar dat reservoir van vloeibare COonder een afdeklaag van hydraten dat door Butterfield en zijn collega’s op de hellingen van een onderzeese vulkaan in het oosten van de Stille Oceaan werd ontdekt. Uit de hoeveelheid vloeibare COdie in bellen uit spleten in de zeebodem opborrelde, konden ze afleiden dat de totale uitstoot aan COvan dit stelsel circa 0,1 procent bedroeg van alle CO2 die op de mid-oceanische ruggen van de aarde vrijkomt. Dat klinkt als een laag percentage, maar als je bedenkt dat we het hebben over één enkele plek op het 65.000 kilometer lange stelsel van onderzeese vulkanen dat de aardbol omspant, dan kom je volgens Stott uit op een “verbluffend getal.”

Wetenschappers denken dat dergelijke reservoirs worden gevormd als vulkanische magma diep onder de zeebodem in aanraking komt met zeewater, waarbij superverhitte vloeistoffen ontstaan die rijk zijn aan CO2of methaan. De vloeistofbel wordt naar de oppervlakte gestuwd en als zo’n pluim instort en plotseling met koeler zeewater in contact komt, ontstaan ijsachtige hydraten waarin CO2of methaan in ondergrondse sedimenten wordt opgeslagen.

 

De risico’s die deze reservoirs vormen, zijn afhankelijk van de locatie en diepte ervan. De stijgende temperatuur van het zeewater zou volgens Stott bijvoorbeeld kunnen leiden tot het smelten van een hydraatdeksel boven een meer van vloeibare CO2 in de Okinawatrog, ten westen van Japan. Maar aangezien er op deze plek geen opwellende stromingen actief zijn, zou de grote hoeveelheid COdie op 1400 meter diepte zou vrijkomen, weliswaar de zuurgraad van het omringende zeewater verhogen maar pas na een extreem lange tijd in de atmosfeer belanden. Volgens Stott is het vinden van reservoirs van COen methaan te vergelijken met het zoeken naar “een speld in een hooiberg.”

Maar in een studie die in augustus werd gepubliceerd, schreven wetenschappers uit Japan en Indonesië dat ze met behulp van seismische golven die werden uitgezonden door een akoestisch apparaat, vijf tot nu toe onbekende en omvangrijke reservoirs van CO2of methaan in de zeebodem van de Okinawatrog hadden ontdekt. Omdat seismische golven zich trager door gas dan door vaste stoffen onder de zeebodem voortplanten, konden de onderzoekers de reservoirs lokaliseren. Uit hun gegevens blijkt dat de gassen door lagen hydraten zijn afgedekt.

“Het gebied dat we onderzochten, was niet erg groot, dus zouden er nog meer reservoirs buiten dat gebied kunnen liggen,” schrijft Takeshi Tsuji, hoogleraar geofysisch onderzoek aan de Universiteit Kyushu in Japan en medeauteur van het onderzoek, in een e-mail.

“In dit milieu is methaan of COniet stabiel, gezien de intense hydrothermale activiteit langs de as van de Okinawatrog. De COof het methaan zou dus uit de zeebodem kunnen sijpelen en in de atmosfeer terecht kunnen komen.”

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

lees verder

Het decennium waarin we eindelijk onze ogen openden voor klimaatverandering

In de afgelopen 10 jaar is gebleken dat de klimaatverandering geen verzinsel is en nog veel ernstiger kan worden.

Geplande stijging fossiele brandstoffen impliceert gevaarlijke klimaatverandering

De plannen van ‘s werelds grootste producenten van olie, gas en steenkool om hun productie aanzienlijk op te voeren betekenen dat deze landen de klimaatdoelen van Parijs zeker niet halen.
Klimaatverandering

Klimaatverandering

Lees meer