قالب وردپرس درنا توس
Home https://server7.kproxy.com/servlet/redirect.srv/sruj/smyrwpoii/p2/ Science https://server7.kproxy.com/servlet/redirect.srv/sruj/smyrwpoii/p2/ The pursuit of a methane dragon lurking in the deep sea

The pursuit of a methane dragon lurking in the deep sea



THE ATLANTIC BOTTOM – Forty miles off the coast of North Carolina, the 274-foot Atlantis research ship was walking dark, empty from the ocean in evenly spaced lines as the crew pierced the deep. A quarter of a mile down from the seabed are rising jets of methane, a powerful greenhouse gas.

The submarine, called Gray Island by Foreign Bank Area, is one of hundreds of active methane penetrations discovered off the Atlantic coast since 201

2. No one has explored this particular underwater world. Samantha Joe, an oceanographer and microbiologist, was about to change that.

She entered the ship's computer lab at 6:00, a thermos of tea in her hand. She seemed disturbed as she checked the sonar.

Jason Chitor, a marine geologist at the US Geological Survey, had spent half the night mapping the ocean floor. He pointed to the bubble columns visible in the arc-colored images. The largest of the plumes extended about 250 meters from the bottom, about half of the surface.

"You'll visit this first," Chaytor told her.

Joey leaned over his shoulder and blinked through the purple-rimmed glasses. A crazy student smile was washed over her face.

The site is what is known as a cold culvert, an area where methane and other hydrocarbons are naturally discharged from the seabed. Cold penetrations are home to various communities of organisms, including Joy's beloved ones: begiatoa, a large, threadlike bacterium

In addition to their ability to capture hydrogen sulphurous gas energy, begiots form colonies or mats that are hot spots for self-feeding microorganisms that feed on methane. Working together, these microbial communities act as biological filters, closing active gaps and limiting the amount of gas entering the water column and more importantly, the atmosphere.

  Oceanographer Samantha Joey and deep-sea ecologist Eric Cordes speak aboard the Atlantis research vessel in August 2018.



Oceanographer Samantha Joey and deep-sea ecologist Eric Cordes speak aboard the Atlantis research vessel in August 2018.

The slot on the continental Atlantic is not new but the recent advances in sonar imaging technology have given scientists the tools to discover them. ( Hundreds have been discovered in recent years off the Pacific Northwest.) Technology advances mean that scientists do not have baseline data that would allow them to compare the amount of methane leaking today with, say, the amount leaked 20 or 200 years ago.

Methane is among the most powerful greenhouse gases. And although numerous sources of methane are well understood, what is leading to the recent surge at global emission levels remains a matter of scientific debate .

The two-week Atlantis Expedition was part of the Deep Demand five-year government-funded study on cold seepage, canyon and coral ecosystems in this largely unexplored offshore route Atlantic Ocean. A team of more than 20 scientists departed from Woods Hole, Massachusetts, in mid-August 2018, with plans for a dozen submerged manned divers off the southeast Atlantic – most of them to unexplored sites.

Joey, a professor at Georgia State University, hopes the mission will build on the understanding of methane scientists, their potential to contribute to the global warming and complex microbial communities that inhabit these systems.

In 2006 while studying. in the Gulf of Mexico, Joe was part of a team that discovered a massive mound of methane hydrate, a solid, ice-like gas that is widespread in deep marine sediment. The function looked like a dragon's head and was called a "sleeping dragon." For Joey, it is a fitting metaphor for the apocalyptic situation that will unfold if a giant burst of methane into the earth's atmosphere ever occurs.

"We're waking up the methane dragon," Joy said. "And this is the dragon we really want to keep in the box."

  Methane hydrate, a frozen form of methane gas, on one of the many cold intrusions off the American Atlantic coast. Hydrate is a widespread NOAA Ocean Survey and Exploration Service



Methane hydrate, a frozen form of methane gas, at one of the many cold intrusions off the US Atlantic coast. Hydrate is widespread in the deep ocean and in sequesters about 20% of all carbon on Earth.

Methane, or CH4, is part of the Earth's natural carbon cycle, emitted by wetlands, soil, volcanoes, forest fires, rice fishes, and even by termites. In the ocean, methane is produced when microorganisms or geological processes deep in the earth's crust break down organic matter that precipitates to the seabed, including dead fish, wings, and bacteria.

It is also a powerful super pollutant, approximately 30 times more effective at capturing heat than carbon dioxide for a century in the atmosphere. Although far less common in Earth's shielding against carbon dioxide, methane accounts for about one-fifth of human-caused planetary warming. Since 1750, methane concentrations have increased more than 150% – a spike driven by fossil fuel production, agriculture and deforestation.

Both deep and in the Arctic freeze forever, a huge amount of methane is trapped in hydrate. This alien substance, also called 'methane ice' or 'fire ice', is formed when methane is combined with water at low temperatures and high pressure. It is one of the largest carbon reservoirs on Earth, seeding approximately 16 to 20% of all carbon.

Think about it, Eric Cordes, chief expedition scientist and deep sea ecologist at Temple University, said Atlantis was headed to the Woods Hole Sea. "All the forests on the planet, all the living organisms on the planet together, have less carbon in them than there is in methane hydrate."

The hydrate remains stable under conditions like those found in the frigid deep sea. But when exposed to warmer temperatures or pressure drops, it can turn into gas, expanding by about 180 times the volume. The concern for some scientists is that as global climate change thaws the Arctic permafrost and warms the oceans, these hydrates will break down, triggering a potentially catalytic feedback cycle.

We awaken the methane dragon. And this is the dragon we really want to keep in the box.
Samantha Joe, oceanographer and microbiologist

Enough methane in the ocean can exhaust oxygen water and cause damage to marine life, while a sharp rise in atmospheric methane would cause rapid and cataclysmic warming.

This scenario supports Joy at night. For two decades, she has studied methane and hydrothermal vents, and says she has seen enough to know that these systems are ready to respond to the rapid changes that are now taking place in the oceans. The collapse of climate-induced hydrate, she emphasized, is not hypothetical.

"I hate to claim it's a bombshell with a delay because I don't want to scare people's nonsense," she said. "But it scares the crap out of me."

  Methane bubbles from the seabed off the coast of Virginia, north of Washington Canyon.



Methane bubbles from the seabed off the coast of Virginia, north of Washington Canyon.

In 2016, a decade after documenting the "sleeping dragon" for the first time, Joey returned to the site with a BBC film crew to find that the hydrated mound – one of the largest documented so far – was completely gone. Similar deposits elsewhere have also disappeared, replaced by craters, or " wires ," where once frozen methane exploded from the seabed, Joey says. The water temperature near the seabed was several degrees above normal.

"We know this is hydrate destabilization," she said, adding that she and others were trying unsuccessfully to provide funding for a long-term study. "We need to make people understand that we actually have to watch these things."

Tensions in atmospheric methane have been blamed for past planetary warming events. The worst, the Great Dying, happened 250 million years ago, destroying approximately 90% of all species. Among the conflicting scientific theories about what may have caused this is the degradation of the hydrate. Another is the massive boom of microns producing methane as a team of researchers at MIT, detailed in a 2014 paper

Scientists have also found signs of great, a sudden eruption of methane gas from the Arctic bottom during a period of extreme warming more than 100 million years ago is thought to have been caused by hydraulic destabilization. And the hydrates were involved during a period of extreme warming 55 million years ago called the Paleocene-Eocene thermal maximum when global temperatures rise to 14.4 degrees Fahrenheit. I hate to say it's a time bomb, because I don't want to scare people's nonsense.

But it scares the crap out of me.
Joy

Unlike previous episodes of climate cataclysm, activities of one kind are what is moving in the current crisis, which has the potential to affect every corner of the planet. While carbon dioxide from burning fossil fuels is the most immediate threat, the reality is that people have little understanding of the many complex systems that could be disrupted in the process. The microbial communities found in methane are just one of them.

At a depth of 500 meters, the pea island sits at the upper limit of stability of the hydra, which scientists call the "feather edge", making it extremely susceptible to rising ocean temperatures. There are numerous similar clearings throughout the world.

"The pea island is kind of like a child of the ocean change poster about methane," Joey says.

  Immersive octopus in Blake Ridge



Octopus in Blake Ridge.

Other methane scientists and experts are less concerned about the cursory scenario of CH4 than hydrate – at least in the near future. Carolyn Rupel, who heads the U.S. Geological Survey's gas hydrate project, is among those who have been repelled by fears of an oncoming "meth bomb of the times." Her research shows that the vast majority of known methane hydrate – more than 95% – exists in the deep ocean, below 1,000 meters, and that massive releases will require hundreds or even thousands of years of warming.

In addition, ocean physics significantly limits the amount of gas that can reach the atmosphere, Rupel explained in a telephone interview. The gas is dissolved in seawater on the way up through the water column, where the germs convert it to CO2. A deep-released balloon where hydrate may exist has very little chance of holding methane to the surface, she said.

In a monumental 2016 article, Ruppel and John Kessler, an oceanographer at the University of Rochester in New York, wrote that "there is no firm evidence that methane obtained from hydrate reaches the atmosphere." However, they acknowledged that there are many places where methane ice is vulnerable to warming, especially in the Arctic and on the upper continental slopes, which "could be a major source of atmospheric CH4 in certain catastrophic but unlikely circumstances."

It is obvious why methane hydrate has alarmed the community st. But Rupel says it is shallow waters, which are on the upper continental shelves and are not hydrated, have a greater capacity to inject methane into the earth's atmosphere.

"What I'm saying now to young people is, if you really want to make a career for yourself, don't worry so much about deeper water flows," she said. "Worry about the methane coming out of the shelves."

Further complicating this nascent field of science is the fact that many countries, including the United States view hydrates as a potential future source of energy – a production that risks separating even more gas.

  Samantha Joey inspects the core of marine sediments aboard Atlantis.



Samantha Joe inspects a core of Atlantis marine sediment.

Joey is not a man with sugar coat, what he sees or what he does. Her senseless approach earned her both praise and rebuke and directed her against powerful players.

When BP's Deepwater Horizon oil platform exploded in the Gulf of Mexico in April 2010 and unleashed more than 200 million gallons of raw material, Joy has already studied the natural penetration and microbial life of the region over the course of 15 years, Within weeks of the deadly catastrophe, she has set up a research team to collect samples on board the Pelican, the first science ship sent to the site of the blast.

During the first mission, the team discovered large oil and methane stains forming deep in the Gulf, a sign that the spill was far worse than BP indicated. BP insisted the money didn't exist: " Oil is on the surface ," says Tony Hayward, the company's chief executive officer. Later, other researchers confirmed Joy's finding .

Joey also mates with the Obama administration. In August 2010, the White House published a government report according to which 76% of the oil was dissolved or purified. Less than two weeks later, Joy co-authored a report that found that nearly 80% of oil was still in the water and posed a threat to the Gulf ecosystem. Government scientists say their numbers are accurate.

Joy came out of the disaster – the largest spill of offshore oil in history – as a scientific superhero brain-intro, ready to share data, many believe the government and BP are at hand.

And she's sticking to it. Five years later, Joye published a study that found that 1.8 million gallons of chemical dispersants cleaning crews thrown into the bay were likely to make the situation worse . Instead of breaking down the oil into smaller droplets that can be more easily consumed by the bacteria that eat the oil, the chemicals slow down the germs' ability to break down the oil, she found.

"Dispersants did a great job of removing oil from the surface," she told the Associated Press at the time.

Fellow scientists claim that she is " a force of nature ," a researcher who has made "a heroic effort to communicate science to the general public."

Cordy and Joy have always cooperated since their first cruise together in 2001. He said there are few people who can keep up with Joy's energy level.

"She is one of the most creative scientists I know," he said, "As she collects data, she also interprets it and throws ideas out there. And she has the incredible ability to be right more often than not. "

Shortly before 8:00, Joey and USGS microbiologist Chris Kellogg climbed to the top of a narrow staircase of Atlantis's stern and released their sneakers. Kellogg waved to his fellow explorers watching from the deck. Joey gave a modest smile. The two climbed a small ladder in Alvin, a three-member submersible deep into the sea, best known for the Titanic's remains in 1986. At its front are two robotic arms, multiple cameras and a basket to store samples it collects. ,

After Alvin's hatch was sealed, a giant hydraulic crane rammed the submarine into the sea and the submarine's crew descended into the darkness. Built in the mid-1990s by Atlantis and owned by the US Navy, it accommodates more than 50 people, has six onboard laboratories and is designed specifically to support Alvin. The ship remains in constant contact with the submarine using an acoustic telephone. If you are below deck during a dive, you can hear a radio chat from the submarine humming through the ship's steel hull.

 Алвин, дълбокоморски потопяем от три човека, е изстрелян от изследователския кораб Atlantis. & Nbsp;



Алвин, тричленно потопяемо в дълбочина море, е изстрелян от изследователския кораб Atlantis.

Осем часа по-късно Алвин свали голям набор от тежести и бавно се издигна на повърхността, първите проби от круиза в теглене. След като суб и пробите бяха на борда, развълнуван екип от учени се спуснаха да разтоварят червеи, двойка морски звезди, карбонатни скали и проби от кална утайка и бегиатоа. Мъртвите калмари увиснаха от външността на Алвин, жертва на собственото им любопитство.

Гмуркането премина добре; добра видимост, управляем ток и много екземпляри. Но Джой беше разочарован. Екипът не само не успя да погледне метановия шлейф, който беше видял на радара, но няколко проби от кал, наречени сърцевини, се дегазират по пътя си към повърхността, което затруднява профилирането на утайката вътре. Джойе подозираше, че съдържа парчета хидрат, съдейки по това колко жестоко са изригнали.

За щастие, пробите не бяха съсипани. След един ден в студената стая на кораба, вграден хладилник, който симулира фригидния дълбок океан, бегиатът се измъкна на върха на калта в търсене на кислород, образувайки красиви бели геометрични структури. Все още спортуващ костюм на астронавт за работа в студеното помещение, Джоуи постави чиния под микроскоп и ме инструктира да надникна. Отблизо бегиатът приличаше на кухи струни от спагети. Вътре няколко жълти молекули сяра изскочиха на фона на тъмна кал. Прозрачен червей се заравя под бактерията, карайки се да се търкаля и завива.

„Това е като злато от дъното на океана“, каза Джоуи. „Бяло злато.“

 Мати от бели бегиатоа бактерии кили морския дън при активно проникване край бреговете на Атлантическия океан.



Мати от бели бегиатоа бактерии кили морския под при активно проникване край Атлантическия бряг.

Метанът прониква, че тези бактерии обитават са непростима среда. Те също са разнообразни и жизненоважни екосистеми, част от основата на океанската хранителна мрежа, на която стотици милиони хора разчитат за храна и доходи.

Аманда Демопулос, еколог на дълбоки морета в USGS, се надява да задвижи тази човешка връзка у дома.

На повечето вечери по време на круиза в мократа лаборатория на кораба може да бъде открита обработка на проби от утайка от морското дъно. Това е досадна работа, която включва нарязване на ядките на калта в прецизно измерени участъци, след което внимателно разделяне на утайката в малки бутилки за бъдещ анализ. Едно ядро ​​може да съдържа стотици микроорганизми, които екипът идентифицира и документира. Тези мънички съществени показатели са важни показатели за здравето на екосистемите и разграждат органичната материя, която се движи към морското дъно. Ако те изчезнат, този материал може да създаде среда, в която нищо не може да живее, казва Демопулос.

„Искаме здрави земни червеи в градините си“, каза тя. „И в океана ни трябват здрави животни.“

 Сцени от дъното на Атлантическия океан.



Сцени от дъното на Атлантика.

На 10-ия ден от круиза трябва да се присъединя към Джойе на „лов на дракон“, за да проникне на газ на повече от 130 мили от брега на Северна Каролина и близо на миля и половина под повърхността.

Потопяемо гмуркане е като падане с бавно движение през далечна галактика. Извън нашата 3-инчова титанова обвивка за безопасност, ярост от светещи биолюминесцентни същества – скариди, медузи и вериги от животни, подобни на яйца, наречени салпи – трептяха, излющваха се и се пръскаха, когато се сблъскаха с роботизираните ръце на Алвин. Джоуи го определи като най-добрия показ на фойерверките на природата.

„Четвърти юли не може да държи свещ за гмуркане на подводница“, каза тя, докато се отправихме към дъното.

Спускането в пълен мрак продължи 70 минути. Умът ви не може да не се размине, мислейки за това, какви същества могат да дебнат само от поглед. На мрачно гмуркане в каньон няколко дни по-рано 20-футова акула с шест гнезда се блъсна в предната част на подводницата.

Пилотът Джеферсън Грау се включи на външните светлини на подлета, което ни даде първия ни поглед към океанското дъно. Беше извънземно и красиво, стряскащо и хипнотизиращо – направено още повече от просторния музикален плейлист, който Грау беше измислил. На тази дълбочина Алвин всъщност леко се свива, когато налягането навън достигне 3200 паунда на квадратен инч. Количеството сила, необходимо за отваряне на люка, е приблизително еквивалентно на повдигането на напълно натоварен самолет 747.

 Алвин, подводник с три човека, е извършил повече от 5000 гмуркания, тъй като е започнал да работи през 1964 г.



Алвин, подводник с три човека, е извършил повече от 5000 гмуркания, тъй като е започнал да оперира през 1964 година.

Този сайт, който посещавахме, Блейк Ридж, е сравнително добре проучен и богат на метан хидрат, с множество активни прониквания. Джой насочи Грау, който не само караше подводницата, но насочваше малка ръка, която контролираше роботизираните оръжия отпред. Докато двамата работеха, направих всичко възможно да заснема случващото се отвън с помощта на малък джойстик, който контролираше външните камери, записвайки времена и дълбочини.

Обширни легла от миди, някои достатъчно големи, за да побере новородено дете, и купчини от призрачни бели миди засипват морското дъно. Яркочервена испанска танцьорка, тип морски плужек, прелетяна от. Крехка звезда хвърли пясък, докато се разминаваше. Нашето присъствие сякаш обърква лилави октоподи, раци и рибарови риби – причудливо създание с изпъкнали очи, дълга опашка и акула, подобна на перка на гърба. Почти сигурно беше първият път, когато някое от тези същества видя светлина.

Общностите на бактерии, които използват хемосинтеза, процес, подобен на фотосинтезата, за превръщане на неорганични химични съединения като метан и сероводород в енергийно гориво в дълбочинното море. Мидите и мидите имат симбиотична връзка с тези бактерии, осигурявайки им безопасно място за живот в замяна на храна.

Джоуи и аз държахме очите си обелени от мехурчета или ако имаме късмет, парче хидрат – самият дракон – който често се образува под скални надвеси.

Тя издаде писък, когато забеляза голямо легло от миди, често знаков знак за присъствието на хидрат. „Мисля, че сме на път да ударим нашата нирвана!“ – каза Джоуи, докато Грау донесе подводника за по-подробно разглеждане.

Мидите се оказаха мъртви, вероятно защото доставката на метан в това конкретно място беше прекъсната. Студените смукатели са променливи системи. Както обясни Рупел, те разполагат с водопроводни системи, наподобяващи клони на дърветата под морското дъно, и количеството газ, преминаващо през който и да е един път, може да се колебае.

Джоуи отбеляза „смъртно легло“ в дневника си на гмуркане, отбелязвайки дълбочината ни от 2169 метра.

Този ден никога не забелязвахме метанови мехурчета или хидрат, но се върнахме в Атлантида с един от най-големите извадки от кални проби от двуседмичния круиз – достатъчно, за да поддържаме лабораториите на Джоуи и Демопулос месеци наред.

 Саманта Джойе и Ерик Кордес се прегръщат след гмуркане на Алвин до остров Грах.



Саманта Джойе и Ерик Кордес се прегръщат след гмуркане на Алвин до остров Грах.

Докато работи късно една вечер в една от затрупаните лаборатории на Атлантида, Джоуи направи стряскащо откритие в проби от морска вода от остров Pea. Нейните студенти бяха заети с извличането на газ от водата, за да проучат съдържанието, което след това тя постави чрез газов хроматограф, сложно устройство, което разделя смес от газове на отделни компоненти.

Челюстта й падна, когато машината, наречена „Бъки“, отвърна на данни.

Една проба след друга показа, че метанът над и над остров Грах е извън класациите. Джоуи се чудеше дали нейните ученици играят трикове на нея. Или, още по-лошо, че онзи надежден стар Бъки беше разбит.

Тя пусна пробите отново, но числата бяха солидни. Концентрациите на метан в острова на грах бяха сред най-високите, които е виждал.

Когато тя имаше повече време назад в лабораторията си в университета в Джорджия, за да разбие числата, това, което откри, беше още по-тревожно. Въпреки че микробите на остров Грах натрупват метан около 10 пъти по-бързо от скоростите, документирани при естествените прониквания в Персийския залив, концентрациите са толкова високи, че ще им отнеме около 618 дни, за да ги консумират всичко – и това е ако доставката на метан изведнъж спря.

С други думи, микробите на остров Грах почти не са в крак. А нивата на метан бяха високи в пробите по целия воден стълб, чак до повърхността.

„Това предполага, че някои от тях ще влязат в атмосферата“, казва Джоуи. „Това е много страшно.“

През последната година Джой се опитваше да разбере какво означават тези открития. Знаем как метанът в дълбокия океан се държи при нормални условия, но настоящите климатични условия са всичко друго, но не и нормално. Средната глобална температура вече е 1,1 градуса по Целзий над прединдустриалните нива. Световните океани са погълнали около 93% от излишната топлина. Междувременно атлантическите течения са забавили с около 15% от средата на 20 век.

Предварителното заключение на Джоуи е, че увеличаването на разграждането на хидрата от затоплянето на океана и отслабването на океанската циркулация водят до значително увеличаване на емисиите на метан край брега на Атлантическия океан. Тя планира да изложи този аргумент в предстоящ научен документ.

От време на круиза Джоуи и нейните ученици са излагали микробите, които ядат метан, на различни условия, опитвайки се да разберат по-добре какво ги кара да кършат и как могат да реагират в бъдеще климатични сценарии. Това изследване може да се окаже важно за възможна човешка намеса точно както учените сега изследват засяването на облаци и геоинженерството, за да спасят кораловите рифове от смъртоносни избелващи събития. Може би учените могат да ощипнат бактериите, за да ги направят по-ефективни при консумацията на метан, или може би могат да въведат съществуващо хранително вещество, за да стимулират растежа и активността си.

Предпочитанието на Джоуе е, че има естествено срещащ се организъм, който с малко помощ от хората, може да бъде бойна сила срещу потенциален бъдещ скок на метан. Нейното изследване в Мексиканския залив е една от причините, според които е възможно, тъй като бактериите, които се хранят с метан, процъфтяват в началото на разлива на нефт, консумирайки газ с най-високата скорост, регистрирана някога в открития океан.

„Намирането на онзи вълшебен организъм, който е способен да върши всички диви метаболизми, за които мечтаем, че има способността да правим там – това е мотивацията да вършим тази работа“, каза тя.


Source link