新的研究表明5600万年前的火山活动释放的甲烷比想象的要多

汪雨甘捍

挪威中部边缘的HTVCs。a、结构要素。紫色，与大陆分裂有关的喷出火山元素；绿色，白垩纪盆地；黑点，热液喷口；灰色海洋地壳。黄点、深海钻探项目、大洋钻探项目和综合海洋发现计划钻探点。插图显示了研究区域的位置。地震反射数据的三维视图，显示火山侵入体(岩床)和热液喷口形成的古海底凹陷之间的关系。BVU，解释底部排气不整合。行业3D地震数据由TGS根据知识共享许可协议CC BY 4.0提供。学分:自然地球科学(2023)。DOI: 10.1038/s41561-023-01246-8

（）据德国亥姆霍兹研究中心协会：大约5500万年前，大西洋诞生了。在那之前，欧洲和美国是连在一起的。随着大陆开始分离，它们之间的地壳破裂，释放出大量的岩浆。这种裂谷火山作用导致了世界上几个地方大火成岩省(LIPs)的形成。

其中一个这样的唇形成于格陵兰岛和欧洲之间，现在位于海平面以下几公里处。由德国基尔GEOMAR Helmholtz海洋研究中心的Christian Berndt和挪威奥斯陆大学的Sverre Planke领导的国际钻探活动从LIP收集了大量样本材料，现已对这些材料进行了评估。

在今天8月3日发表在《自然地球科学》杂志上的研究中，研究人员可以表明，热液喷口在非常浅的深度甚至海平面以上是活跃的，这将使更多的温室气体进入大气层，比以前想象的要多。

“在古新世-始新世界线，地球历史上一些最强烈的火山爆发发生在超过一百万年的时间里，”克里斯蒂安·伯恩特说。根据目前的知识，这种火山活动使全球气候变暖了至少5摄氏度，并导致了大规模灭绝——这是我们这个时代之前最后一次剧烈的全球变暖，被称为古新世-始新世极热时期(PETM)。地质学家还无法解释原因，因为大多数现代火山爆发通过向平流层释放气溶胶来导致降温。

对南非卡鲁大火成岩省的进一步研究揭示了大量与侵入沉积盆地的岩浆有关的热液喷口。这一发现以及其他发现导致了一种假设，即大量的温室气体二氧化碳和甲烷可能是通过热液喷发进入大气的。



显示五个钻孔位置的Modgunn喷口的高分辨率三维地震图像。注意形成顶部排气孔反射的不整合，表明排气孔充填后不久的浅水深度。不整合形成后，顶部通风口和底部通风口层位之间的通风口填充物上的超覆关系记录了隆起。黑线表示IODP探险队396钻孔穿透的间隔。钻孔上的彩色标记指示地层顶部:橙色，早始新世顶部；洋红色，顶部通风口；暗黄色，顶部古新世；浅黄色，接近通风管道极限。地震数据进行了深度转换，1600m s–1对应于钻孔中测得的平均P波速度。学分:自然地球科学(2023)。DOI: 10.1038/s41561-023-01246-8

“当我们的挪威同事Henrik Svensen和Sverre Planke在2004年发表他们的结果时，我们很想立即出发，通过钻探北大西洋周围的古老喷口系统来测试这一假设，”Christian Berndt说。但是没那么容易。“我们的提议受到了综合海洋钻井计划(IODP)的欢迎，但它从未被列入计划，因为它需要隔水管钻井，而当时我们还没有这项技术。”

随着研究的进展，发现了无隔水管钻井可及的热液喷口系统。因此，钻探提案被重新提交，考察最终于2021年秋季开始——在第一份提案提交17年后。

来自12个国家的大约30名科学家乘坐科学钻探船" JOIDES Resolution "号，参加了前往挪威海岸外的沃林高原的IODP(现为国际海洋探索计划)研究航行20个钻孔中有5个是直接钻入数千个热液喷口中的一个。科学家可以像阅读地球历史日记一样阅读获得的核心。结果令人信服。

作者表明，该喷口在古新世-始新世极热时期之前是活跃的，由此产生的火山口在非常短的时间内被填满，就像全球变暖开始一样。出乎意料的是，他们的数据还显示，这个喷口活跃在水深不到100米的浅水区。这对气候的潜在影响具有深远的后果。

Berndt指出，“今天，从活跃的深海热液喷口进入水柱的大部分甲烷很快转化为二氧化碳，这是一种威力小得多的温室气体。由于我们研究的喷口位于裂谷的中部，那里的水深应该是最大的，我们假设其他喷口也在浅水中，甚至高于海平面，这将允许更多的温室气体进入大气层。”

就今天的气候变暖而言，从地核中可以得出一些有趣的结论。一方面，他们没有证实当时的全球变暖是由天然气水合物的溶解引起的——这是近年来讨论得很多的一种危险。另一方面，它们表明气候再次变冷需要几千年的时间。因此，地球系统能够自我调节，但不是在与今天的气候危机相关的时间尺度上。