Megdöbbentő jelenséget fedeztek fel egy nagy erejű vulkánkitörés után

A csendes-óceáni Hunga Tonga–Hunga Ha’apai tűzhányó kitörése nyomán az atmoszférába jutott nagy mennyiségű és rendkívül veszélyes üvegházgáz, a metán egy része szabályosan felszívódott a kitörés folyamatában. Erre a megdöbbentő eredményre jutott kutatók egy csoportja a kitörésről készített műhold-felvételek elemzésével és a mérési adatok analízisével. A Csendes-óceán gigantikus méretű vízalatti vulkánkitöréséből egy olyan érdekes és a természet laboratóriumában elvégzett kémiai kísérlet lett, ami segíthet számszerűsíteni a szaktudósok számára a klímaváltozás kezelésére kidolgozott taktikák sikerességét is.

A tongai Hunga Tonga–Hunga Ha’apai vulkán kitörése Fotó: H-Hachette Magazine

A Hunga Tonga–Hunga Ha’apai kitörése ritka lehetőséget adott van Herpennek és kollégáinak, 

hogy a műholdas megfigyelési adatok alapján teszteljék a metán mennyiségi változásainak számszerűsítésére való képességüket. 

„Ha ezt láthatjuk egy vulkánban, akkor egy hipotetikus beavatkozás során is látnunk kell” – mondja Maarten van Herpen, akit a Science News tudományos hírportál idéz.

A vulkáni hamu és tengeri só meglepő reakciója

A metánmolekulák szétválasztásának egyik módszere a nagyon reaktív klóratomok felhasználása e folyamathoz. Van Herpen és kollégáinak korábbi kutatásai azt sugallták, hogy klóratomok keletkezhetnek amikor a Szaharából érkező vasban gazdag sivatagi por a sóban gazdag tengeri permettel keveredik – ami más formában tartalmazza a klórt –, az Atlanti-óceán felett. 

A napfény kémiai reakciókat idéz elő a vas és a vízpermetben lévő tengeri só között, és a klórt egy nagyon reaktív atomos formában szabadítja fel. 

A kutatócsoport már korábban is azt gyanította, hogy a vulkáni hamu hasonló reakciókat válthat ki, és a Hunga Tonga–Hunga Ha’apai 2022-es kitörése tökéletes környezetet teremtett e hipotézis tesztelésére.

A kitörés hamufelhőjének űrfotója  Fotó: NASA

A kutatók az Európai Űrügynökség Troposzférikus Megfigyelő Műszeréhez fordultak, egy olyan műholdas eszközhöz, ami globálisan figyeli a légszennyezést és az atmoszférába kerülő üvegházhatású gázokat. Mivel az óceán felett nehéz a metánt kimutatni a víz hasonló hullámhossza miatt, a csapat formaldehidet keresett a reaktív klór bizonyítékaként. 

A formaldehidet direkt módon nem a vulkánkitörések bocsátják ki, hanem a metán bomlása során keletkezik ez a vegyület. A formaldehid több napig kimutatható maradt a vulkáni füstfelhőben annak ellenére, hogy általában órákon belül lebomlik, 

ez pedig egyértelműen arra utalt, hogy folyamatos a termelődése a kitörés okozta kémiai reakciók során.

A vulkáni hamufelhő a kitörés utáni napon  Fotó: Taaniela Kula / Tonga Geological Services

 „Meglehetősen meglepő, hogy ilyen formaldehidszinteket figyeltek meg” – mondja Folkert Boersma, a hollandiai Wageningen Egyetem és Kutatóintézet légkörkutatója, aki nem vett részt a tanulmányban. „Ez valami olyasmire utal, amit eddig én magam sem tudtam” – fűzte hozzá a légkörkutató.

Napi kilencszáz tonna metánt semmisített meg a felszabadult aktív klór

A 2022-es kitörés szokatlanul kedvező feltételeket teremtett ehhez a kémiai reakcióhoz. A klór általában nem fő alkotóeleme a vulkánkitöréseknek, de ebben az esetben a robbanás 150 méterrel a tengerszint alatt történt, több mint százmillió tonna sós vizet juttatva a légkörbe. 

A kutatók becslése szerint a klór által kiváltott reakciók a kitörés után naponta nagyjából 900 tonna metánt bontottak el. 

A Hunga Tonga–Hunga Ha’apai szerkezeti felépítését szemléltető infografika  Fotó:  Professor Shane Cronin/Science Learning Hub

Ez csak szerény mennyiségnek tűnhet a robbanásos kitörés teljes, 300 000 tonnára becsült metánkibocsátásához képest, de az minden estre bebizonyosodott, hogy a reaktív klór alkalmas eszköz a metán megsemmisítéséhez. 

Nem mindenki optimista azonban a légkörbe kerülő metán e módszeren alapuló eltávolításával, mint lehetséges módszerrel kapcsolatban. 

Egyes kutatók úgy vélik, hogy noha a reaktív klór valóban hatékony eszköze lehet a metán lebontásának, de az e célból a légkörbe juttatott klór valószínűleg több kárt okozna, mint maga a metán. 

A Hunga Tonga–Hunga Ha’apai krátertava  Fotó: Cécile SABAU & Damien GROUILLE

„Szerintem nem lenne szabad klórt juttatni a sztratoszférába. Korábban már csináltunk hasonlót és nem hozott jót” - hangsúlyozza Pete Edwards, a Yorki Egyetem légkörkémikusa, a klórozott-fluorozott szénhidrogénekre utalva, azokra a klórozott vegyi anyagokra, amelyek a hűtőgépekből és a légkondicionáló berendezésekből, valamint az aeroszolos spray-kből szivárogtak a légkörbe, és ezek voltak felelősek a súlyos ózonréteg-csökkenésért továbbá az antarktiszi ózonlyuk kialakulásáért is.

A légköri metán mennyiségének növekedésére kell számítani

A klór sokkal nagyobb valószínűséggel lép reakcióba a légkörben található gyakoribb molekulákkal, például az ózonnal, mint a metánnal, ami (még) viszonylag ritkának számít az atmoszférában. 

Ez különösen igaz a hideg sztratoszférára, ahol a klór körülbelül 380-szor gyorsabban lép reakcióba az ózonnal mint a metánnal – mondja a Yorki Egyetem légkörkémikusa.

A sztratoszférába jutó klór megrongálja az ózonpajzsot  Fotó: NASA

„A klór a sztratoszférában kifejezetten rossz dolog” – hangsúlyozza a szaktudós. Folkert Boersma, a hollandiai Wageningen Egyetem és Kutatóintézet légkörkutatója szerint mielőtt bármilyen ehhez hasonló módszeren alapuló rendszerrel továbblépnénk, a metán és a szén-dioxid kibocsátásának csökkentésére kell összpontosítani. 

„Mindannyian tudjuk, mit kell tennünk” – mondja a kutató. „Nem arról van szó, hogy klórt juttatunk a sztratoszférába, csak arról, hogy csökkentsük a kibocsátást” – fűzi hozzá a légkörfizikus.

A globális klímaváltozásnak már a mindennapokban is érezhetők a hatásai  Fotó: NOAA

Mindezek ellenére a légkörbe jutó metán – mint az egyik legerősebb üvegházgáz – mennyiségének jövőbeli növekedésére kell számítani a visszacsatolási rendszer miatt. 

A globális felmelegedés hatására nyaranként egyre kisebbre zsugorodik az északi-sarki jégtakaró. A jégtömeg visszahúzódása miatt megnövekszik az Arktikus-óceán vízfelülete és a napsugárzás hatására egyre több hő raktározódik el a tengervízben, felmelegítve a sarkköri területeket. 

Egyre nagyobb gondot jelent a permafroszt olvadása  Fotó: Hannes Grobe / Wikimedia Commons

E folyamat következménye a sarkköri permafroszt – a talajszint alatti egész évben fagyott rétegek – kiolvadása, ami rengeteg metánt juttat a légkörbe még tovább fokozva a felmelegedés ütemét. Erre tekintettel minden olyan módszert érdemes megvizsgálni, ami lehetőséget biztosít egyrészt a kibocsátás mérséklésére, másrészt pedig a már az atmoszférába jutott üvegházgázok semlegesítésére.

Az eredeti tanulmányt teljes terjedelmében és angol nyelven itt lehet elolvasni.

A Nature Communications szakfolyóiratban megjelent tanulmány szerint:

• a csendes-óceáni Hunga Tonga–Hunga Ha’apai vulkán 2022. január 13-i kitörése során,
• nagy mennyiségű metán, és a vízalatti kitörés miatt szintén jelentős tömegű sós vízgőz jutott az atmoszférába,
• a vulkáni por és a sós vízpára kémiai reakciójából keletkező aktív klór,
• a légkörbe került metán egy részét pedig rövid idő alatt megsemmisítette.