海底の凍ったメタンが解けつつある – そしてそれは私たちが思っていたよりも悪い状況です

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大陸を囲む海洋の下には、自然に発生した凍結したメタンと水が埋まっています。文字通り光を当てることができるため、「火の氷」と呼ばれることもありますが、海洋メタンハイドレートは気候が温暖化すると溶けて、強力な温室効果ガスであるメタンを制御不能に海洋、そして場合によっては大気中に放出する可能性があります。

同僚と私は、このメタンハイドレートがこれまで考えられていたよりも温暖化に対して脆弱であることを示す研究を発表したところです。そのハイドレートには、地球上に残っているすべての石油とガスとほぼ同じ量の炭素が含まれているため、これは懸念です。

海底から放出されると海洋の酸性化が進み、気候がさらに温暖化する可能性がある。これは危険な状況です。

同様の古代の海洋ハイドレート貯留層からのメタンの大規模な放出は、地球の歴史の中で最も厳しく最も急速な気候変動の一部に関連しています。米国東海岸近くでこのプロセスが再び始まったという証拠さえある。

私は10年以上ハイドレートの研究に携わっており、主に西アフリカのモーリタニア沖合のメタンハイドレートを研究してきました。最近、私は石油とガスを明らかにすることを目的とした 3D 地震データを取得し、それを海底下のハイドレートの地図を描くために再利用しました。最終的に、私は気候変動がメタンの地表への泡立ちを引き起こしているのかどうかを解明したいと思いました。

3D 地震探査は、地質学者にとって医師の CT スキャンに相当します。それは数百平方キロメートルをカバーすることができ、海底から数キロメートル下の水和物を明らかにすることができます。船によって曳航される地震エネルギー源によって生成される音波がハイドレート層の底部で反射するため、これらの巨大な調査ではハイドレートが容易に特定されます。

3D地震画像を使用してメタンを探す
2020 年初頭の最初の 新型コロナウイルスによるロックダウン中に新しい生活様式に落ち着いたとき、私はよく研究されたデータセットを再度開き、マッピングを再開しました。約 20,000 年前に最終氷河期がピークに達して以来、温暖化の結果として融解したハイドレートの例が多数あることは知っていましたし、これを 3D データセットで検出できることも知っていました。

しかし、メタンの運命はどうなったのでしょうか?海洋や大気圏にまで到達したのでしょうか？もしそうなった場合、これは再び同じことが起こる可能性があるという大きな手がかりとなるからです。

海洋が比較的浅い大陸周辺では、ハイドレートは凍ったままになる程度の温度しかありません。したがって、この地域は温暖化に対して非常に脆弱であり、それが、これらの地域がほとんどの科学的調査の焦点となっている理由です。

既知のメタンハイドレートが見つかる場所。 World Ocean Review (データ: Wallmann 他)、CC BY-NC-SA

良いニュースは、この不安定な状態にある脆弱地帯に存在するハイドレートは、世界のハイドレートのわずか 3.5% だけだということです。むしろ、ほとんどのハイドレートは「安全」であるとみなされ、陸地から数十キロ離れた深海、海底数百メートル下に埋められている。

しかし、結局のところ、深海の凍ったメタンは脆弱である可能性があります。海洋や水深約 450 メートルから 700 メートルより深い海では、水和物を含む堆積物の層が何層にも重なっています。そしてその一部は深く埋もれており、地球によって地熱によって温められているため、海底から数百メートル下にあるにもかかわらず、まさに不安定な状態にあります。

堆積物の一部の層は浸透性があり、気候温暖化中にガスが放出された場合にガスが通過するための複雑な地下配管を形成します。水中でサッカーボールを持つのと同じように、メタンガスはその浮力によって上に押し上げられ、数百メートルの堆積層を突き破ろうとします。

この複雑な地質には、過去 100 万年にわたって繰り返しこの系の温暖化と寒冷化をもたらした 7 つの氷期 (または氷河期) と間氷期が影響を及ぼしました。

著者が使用した地震画像の例。左: 堆積地層を表す反射と、メタンが押し上げられた垂直パイプ、およびメタンが古代の海に噴出したときに形成された埋没クレーターを表しています。右: これらのクレーターの他の例を示す地図。 Richard Davies、CC BY-SAメタンは移動している
2020年の最初のロックダウン中に、私は過去100万年ほどの温暖期にメタンがアフリカに向かって横方向、上方向、陸方向に移動し、より浅い水域に漏れ出したという驚くべき証拠を発見した。最大 80 メートルの堆積物の層の下には、古代の海底に 23 個の巨大なクレーターがあり、それぞれの幅は 1 キロメートル、深さは最大 50 メートルで、複数のウェンブリー スタジアムを埋めるのに十分な大きさです。

地震画像は、クレーターの直下にメタンの証拠となる兆候を示しています。そして、海底でのガスの長期的または爆発的な放出により、他の場所でも同様のクレーターが形成されます。

これらのクレーターは、これまで注目されてきた脆弱なゾーンに位置しているわけではなく、その陸側の水深約 330 メートルにあります。この発見を機に、私は科学者 (モデラー、物理学者、地球科学者) の国際チームを集めて、これらの驚くべきものの形成の原因と、いつ形成されたのかを解明しました。私たちの結果は現在、Nature Geoscience に掲載されています。

私たちは、温暖化期間が繰り返された結果としてそれらが形成されたと考えています。これらの期間は深海のハイドレートに影響を与え、放出されたメタンは大陸に向かって最大40km移動し、最も浅いハイドレート堆積物を越えて放出されました。したがって、世界が温暖化している間、メタンの漏洩に対して脆弱になるハイドレートの量は、これまで考えられていたよりも顕著になります。

前向きな見通しは、このメタンに対して多くの自然の障壁があるということです。しかし、地球上のいくつかの場所では、地球が温暖化するにつれて、深層からのメタンが海に逃げ出すことが予想されることに注意してください。

著者
Richard Davies 氏、副学長代理: グローバルと持続可能性、ニューカッスル大学

(出典: ザ・カンバセーション)