Według nowych badań pęcherzyki metanu wyciskające się z osadów i unoszące się z dna morskiego u wybrzeży Waszyngtonu dostarczają ważnych wskazówek na temat tego, co wydarzy się podczas dużego trzęsienia ziemi na morzu.
W pierwszej analizie tych emisji na dużą skalę znaleziono więcej pióropuszów bąbelkowych 1,700, skupionych głównie w paśmie północ-południe około 30 mil (50 kilometrów) od wybrzeża.
Analiza leżąca u podstaw geologii sugeruje, dlaczego pojawiają się tam bąbelki: gaz i płyn wznoszą się w wyniku uskoków generowanych przez ruch płyt geologicznych, które powodują poważne trzęsienia ziemi na morzu na północno-zachodnim wybrzeżu Pacyfiku.
„Znaleźliśmy pierwsze wyloty metanu na marginesie Waszyngtonu w 2009 i sądziliśmy, że mamy szczęście je znaleźć, ale od tego czasu liczba ta gwałtownie wzrosła wykładniczo” - mówi Paul Johnson, profesor oceanografii na University of Washington i kierownik autor opracowania w Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
„Te otwory wentylacyjne są trochę efemeryczne” - mówi Johnson. „Czasami włączają się i odpływają z prądami i mogą poruszać się trochę po dnie morza. Ale zwykle występują w klastrach w promieniu około trzech boisk piłkarskich. Czasami wyjdziesz tam i zobaczysz jedną aktywną wentylację, a wrócisz do tej samej lokalizacji i już jej nie ma. Nie są niezawodne, jak gejzery w Yellowstone.
Sonarowy obraz bąbelków unoszących się z dna morskiego u wybrzeży Waszyngtonu. Wynika to z badania 2014 na głębszych wodach: Podstawa kolumny ma głębokość 1 / 3 na głębokość mili (515), a wierzchołek pióropuszu ma głębokość 1 / 10 na głębokość mili (180). (Źródło: Brendan Philip / U. Washington)
Otwarte głębokości oceaniczne
Naukowcy przeanalizowali dane z wielu rejsów badawczych w ciągu ostatniej dekady, które wykorzystują nowoczesną technologię sonaru do mapowania dna morskiego, a także do tworzenia obrazów sonarowych pęcherzyków gazu w wodzie nad powierzchnią. Nowe wyniki pokazują, że więcej niż pióropusze pęcherzyków metanu 1,778 emitowane z wód u wybrzeży Waszyngtonu, pogrupowane w klastry 491.
„Gdybyś mógł chodzić po dnie morskim z wyspy Vancouver do rzeki Columbia, nigdy nie byłbyś poza zasięgiem pióropuszu bąbelkowego” - mówi Johnson.
Czerwone gwiazdy pokazują lokalizacje pióropuszów bąbelków metanu u wybrzeży Waszyngtonu. Jasnoszary jest płytkim szelfem kontynentalnym o głębokości mniejszej niż 160 (jardy 175). Niebieski jest głębszym marginesem i równiną otchłani, głębszą niż kilometry 2.8. (Źródło: Paul Johnson / U. Washington)
Osady u wybrzeży Waszyngtonu tworzą się, gdy płyta oceaniczna Juan de Fuca zanurza się pod płytą kontynentalną Ameryki Północnej, zeskrobując materiał ze skorupy oceanicznej. Osady te następnie ogrzewają, odkształcają i ściskają w stosunku do sztywnej płyty w Ameryce Północnej. Kompresja wypiera zarówno płynny, jak i metanowy gaz, który powstaje jako strumienie pęcherzyków z dna morskiego.
Kolumny bąbelkowe znajdują się najczęściej na granicy między płaską szelfem kontynentalnym a stromo nachylonym odcinkiem, gdzie dno morza spada na głębokość otchłani otwartego oceanu. Ta nagła zmiana nachylenia jest także granicą tektoniczną między płytami oceanicznymi i kontynentalnymi.
„Chociaż na brzegu znajdują się pióropusze metanu ze wszystkich głębokości, zdecydowana większość nowo zaobserwowanych miejsc pióropuszy metanu znajduje się po stronie morza szelfu kontynentalnego, na głębokości około 160 wody”, mówi Johnson.
Wybrzeże Waszyngtonu jest geologicznie złożone. Bąbelki wyłaniają się z regionu u wybrzeży powyżej, gdzie płyta oceaniczna Juan de Fuca zanurza się pod płytą kontynentalną Ameryki Północnej. (Źródło: Paul Johnson / U. Washington)
Dobre dla ryb
A Poprzednie badanie sugeruje, że ocieplenie wody morskiej może uwalniać zamrożony metan w tym regionie, ale dalsze analizy wykazały, że bąbelki metanu u wybrzeży północno-zachodniego Pacyfiku powstają z miejsc obecnych od setek lat, a nie z powodu globalnego ocieplenia, mówi Johnson.
Zamiast tego emisje gazu są długotrwałym zjawiskiem naturalnym, a ich rozpowszechnienie przyczynia się do tego, że szelf kontynentalny jest tak produktywnym łowiskiem. Metan spod dna morskiego stanowi pożywienie dla bakterii, które następnie wytwarzają duże ilości filmu bakteryjnego. Ten materiał biologiczny zasila następnie cały ekologiczny łańcuch życia, który zwiększa populacje ryb w tych wodach.
„Jeśli spojrzysz w Internecie, gdzie transpondery satelitarne pokazują, gdzie jest flota rybacka, możesz zobaczyć skupiska łodzi rybackich wokół tych hotspotów pióropuszów metanu”, mówi Johnson.
Aby zrozumieć, dlaczego występują tutaj bąbelki metanu, naukowcy wykorzystali archiwalne badania geologiczne przeprowadzone przez firmy naftowe i gazowe w 1970 i 1980. Ankiety, obecnie publicznie dostępne, pokazują strefy uskoków w osadzie, w których gaz i płyn migrują w górę, dopóki nie wypłyną z dna morskiego.
„Badania sejsmiczne nad obszarami z emisją metanu wskazują, że krawędź szelfu kontynentalnego zostaje popchnięta na zachód podczas trzęsienia ziemi o dużej megatorze lub 9 wielkości”, mówi Johnson. „Uszkodzenia na tej granicy tektonicznej zapewniają przepuszczalne ścieżki dla ujścia metanu i ciepłego płynu z głębokich osadów.”
Lokalizacja tych uszkodzeń może potencjalnie zapewnić nowe zrozumienie zagrożenia trzęsieniem ziemi w Strefie Subdukcji Cascadia, która ostatnio pękła ponad 300 lat temu.
Jeśli ruch dna morskiego podczas trzęsienia ziemi w strefie subdukcji nastąpi bliżej brzegu, a główna część tego ruchu występuje w płytszej wodzie, spowodowałoby to mniejsze tsunami, niż gdyby ruch dna morskiego był całkowicie w głębokiej wodzie.
„Jeśli nasza hipoteza okaże się prawdziwa, ma to poważne implikacje dla funkcjonowania tej strefy subdukcji”, mówi Johnson.
Dodatkowi współautorzy pochodzą z University of Washington i Oregon State University. National Science Foundation sfinansowała prace.
Źródło: uniwersytet Waszyngtoński
