Sopečný mrak začal požierať nebezpečný plyn. Satelity odhalili nečakaný prírodný fenomén

Erupcia podmorskej sopky Hunga Tonga v roku 2022 patrí medzi najextrémnejšie geologické udalosti moderných dejín. Do stratosféry vtedy vystrelili milióny ton materiálu a vedci dodnes analyzujú dáta, ktoré zanechala v atmosfére. Najnovšie zistenia medzinárodného tímu výskumníkov však priniesli správu, ktorú nikto nečakal. Gigantický sopečný oblak sa totiž začal správať ako gigantická chemická čistička.

Satelitné prístroje odhalili, že stúpajúci mrak popolčeka a morskej vody aktívne likvidoval metán, teda plyn zodpovedný za približne tretinu celkového globálneho otepľovania. Vedecká komunita je týmto javom fascinovaná, pretože metán dokáže v krátkodobom horizonte zachytávať teplo oveľa agresívnejšie než oxid uhličitý. Ak dokážeme pochopiť, ako presne príroda tento proces naštartovala, môžeme získať kľúč k novým technológiám na ochladenie klímy.

Podobné prelomové analýzy zloženia atmosférických plynov dnes posúvajú vedu míľovými krokmi vpred nielen na Zemi, ale aj pri prieskume iných planét. Skvelým príkladom je technológia, pri ktorej vedci hlásia prelomový objav a palivo vedia vyrobiť priamo z atmosféry Marsu.

Chemická stopa, ktorá prezradila nevídaný proces

Výskumníci sa k objavu dopracovali prostredníctvom detailných meraní európskeho satelitu. V sopečnom oblaku zachytili extrémne vysoké koncentrácie formaldehydu, chemickej zlúčeniny, ktorá sa v atmosfére správa ako neomylný detektív. Formaldehyd totiž vzniká ako krátkodobý medziprodukt pri chemických reakciách, počas ktorých dochádza k rozpadu molekúl metánu.

Keďže formaldehyd v bežných podmienkach prežije len niekoľko hodín, jeho masívny a dlhotrvajúci výskyt potvrdil prebiehajúcu reakciu v reálnom čase. Vedci dokázali mrak stopovať celých 10 dní počas jeho cesty naprieč Tichým oceánom až k brehom Južnej Ameriky. To znamená, že sopečný mrak ničil metán nepretržite viac ako týždeň.

Autor štúdie Dr. Maarten van Herpen z organizácie Acacia Impact Innovation BV upozornil, že o produkcii metánu pri sopečných erupciách veda dávno vie. Doteraz však nikto netušil, že sopečný popol v kombinácii s ďalšími prvkami dokáže tento plyn zároveň s mimoriadnou efektivitou likvidovať.

Zmes morskej soli, popola a slnečného žiarenia

Kľúčom k celému mechanizmu je unikátny chemický kokteil, ktorý vznikol vďaka tomu, že sopka Hunga Tonga vybuchla pod hladinou oceánu. Výbuch vymrštil do stratosféry miliardy litrov slanej morskej vody spoločne s jemným popolčekom. V takýchto podmienkach sa vytvorili mikroskopické aerosóly bohaté na soli a minerály železa.

Akonáhle na tieto aerosóly dopadlo intenzívne slnečné žiarenie, spustila sa fotochemická reakcia, ktorá začala uvoľňovať vysoko reaktívne atómy chlóru. Chlór je v plynnom stave extrémne agresívny a okamžite začal napadať molekuly metánu, ktoré rozbíjal na jednoduchšie zlúčeniny.

Profesor Matthew Johnson z Kodanskej univerzity potvrdil, že rovnaký princíp bol v minulosti pozorovaný pri miešaní saharského prachu s morskou soľou nad Atlantikom. Nikto však nepredpokladal, že rovnaká reakcia dokáže fungovať aj vo vysokej stratosfére, kde panujú úplne odlišné tlakové aj teplotné podmienky.

Núdzová brzda v boji proti otepľovaniu

Význam tohto objavu spočíva predovšetkým v povahe samotného metánu. Hoci sa v atmosfére nachádza v menšom objeme než oxid uhličitý, v časovom horizonte dvadsiatich rokov je jeho otepľovací potenciál približne 80-krát silnejší. Na rozdiel od CO2, ktorý v atmosfére pretrváva stáročia, metán prirodzene degraduje približne za dekádu.

Práve táto relatívne krátka životnosť robí z metánu ideálny terč pre rýchle zásahy. Ak by sa ľudstvu podarilo urýchliť jeho prirodzený rozpad, pozitívny efekt na globálnu klímu by sme pocítili už v priebehu desiatich rokov. Klimatológovia preto často označujú redukciu metánu za akúsi núdzovú brzdu otepľovania.

Podľa prepočtov zverejnených v prestížnom časopise Nature Communications sopka pri erupcii vyvrhla zhruba 300 gigagramov metánu, čo zodpovedá ročným emisiám viac ako dvoch miliónov kráv. Zároveň však oblak každý deň zničil približne 900 megagramov tohto plynu, čím svoju vlastnú bilanciu výrazne zmiernil.

Satelitné prístroje museli ísť na hranicu limitov

Celý objav by nebol možný bez špičkovej európskej technológie. Dáta pochádzajú z prístroja TROPOMI, ktorý pracuje na palube družice Sentinel-5P pod hlavičkou Európskej vesmírnej agentúry (ESA). Zariadenie denne monitoruje kvalitu ovzdušia a stopové plyny po celej planéte.

Meranie formaldehydu vo vnútri sopečného oblaku v stratosfére však znamenalo pre prístroj extrémny test. TROPOMI totiž štandardne pracuje v oveľa nižších vrstvách atmosféry. Vedci museli vytvoriť zložité korekčné modely, aby odfiltrovali rušenie spôsobené obrovským množstvom oxidu siričitého.

Ako uviedla Dr. Isabelle De Smedt z Kráľovského belgického inštitútu pre vesmírnu aeronómiu, precízne kalibrácie boli nevyhnutné na to, aby tím s istotou potvrdil reálnosť nameraných hodnôt. Výsledky definitívne preukázali, že satelitné technológie dokážu v reálnom čase sledovať umelé aj prirodzené čistenie stratosféry.

Inšpirácia pre budúce technológie záchrany klímy

Zistenia okolo sopky Hunga Tonga prinútia vedcov prehodnotiť takzvaný metánový rozpočet Zeme. Modely, ktoré kalkulujú množstvo vyprodukovaného a odbúraného plynu, doteraz vplyv minerálneho a sopečného prachu prakticky nebrali do úvahy. Dáta tak budú musieť prejsť výraznou revíziou.

Objav zároveň otvára dvere inžinierom, ktorí skúmajú možnosti cieleného odstraňovania metánu z atmosféry. Ak príroda dokáže vytvoriť bezpečný reakčný mechanizmus pomocou bežných zložiek, ako je soľ a svetlo, technologický svet sa môže pokúsiť tento princíp napodobniť.

Akékoľvek pokusy o manipuláciu s atmosférickou chémiou si však vyžadujú mimoriadnu opatrnosť a dôkladné testovanie vedľajších účinkov. Prírodné laboratórium v podobe sopky Hunga Tonga nám však ukázalo, že stratosféra ukrýva procesy, ktoré môžu ľudstvu výrazne pomôcť pri riešení klimatickej krízy.

Čítajte viac z kategórie: Novinky