Annons

Havens riskfyllda resurs

Frigörs havsbottnens metan skulle det leda till en gigantisk klimatkatastrof.

Metan är en kraftfull växthusgas. Den är tjugo gånger effektivare än koldioxid. Metangas läcker ut i atmosfären från oljefält och vid oförsiktig hantering av naturgas. Biologiska processer bidrar också. Gasen bubblar upp ur myrmark och risfält, och den pyser ut ur termitstackar och ur magen på idisslande djur.

Men metan bildas framför allt på havsbottnar. I de syrefattiga avlagringarna finns bakterier som lever av döda plankton och annat organiskt material som singlar ner till djupen. När bakterierna bryter ner det kolhaltiga materialet bildas metan som biprodukt. I princip är det samma mikrobiologiska process som sker i exempelvis myrmark och nötkreaturens magar.

På bottnarna längs världshavens kuster, på de så kallade kontinentalsocklarna, avsätts också stora mängder organiskt material som följt med flodernas vatten ut i haven. Där är också metanproduktionen som störst. Även i exempelvis Bajkalsjön, Kaspiska havet, Svarta havet och Medelhavet bildas metan på bottnarna.

Skapar kraterfält på havsbottnen

På jordens yta förekommer metan vanligen som gas. Men på några hundra meters vattendjup, där trycket är högt och temperaturen låg, förenas metanet med vattnet och övergår i fast form: metanhydrat. Metanet är där inneslutet i ett tredimensionellt nätverk av vattenmolekyler. I nollgradigt vatten bildas metanhydrater från 400 meters djup.

Om havsvattnets temperatur stiger tillräckligt eller om trycket sjunker, börjar hydraterna falla sönder. Därmed frigörs metanet och övergår i gasform. Under vissa förhållanden kan förloppet bli explosionsartat och lämnar då efter sig stora kratrar på bottnen. I Barents hav, norr om Norge och östra Ryssland, finns områden där det är gott om sådana kratrar. Ett av de största kraterfälten är 35 kvadratkilometer stort. Kratrarna har vanligtvis ett djup på omkring 30 meter, och de kan vara allt från 30 till 700 meter i diameter.

En av världens främsta experter på metanhydrater är professor Erwin Suess på IFM-Geomar, ett maringeologiskt institut vid Universität Kiel i Tyskland. Enligt honom har kratrarna bildats under ovanligt varma somrar för omkring för 15 000 år sedan, då den senaste istiden var i sitt slutskede. Istäcket hade börjat smälta, och därmed lättade trycket på havsbottnen med följd att metanhydraterna blev instabila och föll sönder.

Metan kan också pysa fram ur bottnarna på ett stillsammare sätt. Så sker exempelvis vid den amerikanska Stillahavskusten utanför delstaten Oregon, där två kontinentalplattor kolliderar. Den ena plattan, kallad Juan de Fuca, trycks långsamt ner under den nordamerikanska plattan. På grund av plattornas rörelser pressas sediment med metanhydrater upp mot havsytan, varvid gasen frigörs. Processen sker 800 meter under havsytan vid en temperatur på 8 grader.

Lufthavet tillförs ständigt nytt metan från hav och kontinenter. Men eftersom metanet fortlöpande bryts ner, hålls halterna i atmosfären ändå tämligen konstanta. Det beror på att molekylerna av metan (CH4) reagerar med så kallade hydroxyljoner (OH-), varvid resultatet blir koldioxid och vatten. Vatten ger också i sig självt upphov till dessa hydroxyljoner genom att solens ultravioletta strålning sönderdelar vattenmolekyler som finns i atmosfären.

Resultat: en värmekatastrof

Om lufthavet plötsligt skulle tillföras stora mängder metan från sönderfallande metanhydrater, skulle balansen rubbas eftersom det då inte bildas tillräckligt med hydroxyljoner för att hålla luftens metanhalt på konstant nivå. Beroende på metanutsläppens storlek skulle vara, kan det ta årtionden eller ännu längre innan metanhalterna sjunker till normala nivåer.

Som växthusgas påverkar metanet jordens energibalans genom att bilda ett atmosfäriskt filter, vilket hindrar värme från att stråla ut i rymden. Ett väldigt metangasutsläpp för 55 miljoner år sedan ledde på så sätt till en klimatkatastrof. Jordens temperatur steg flera grader. Följden blev att ett stort antal livsformer i havet dog ut. Utdöendet pågick i omkring 20 000 år.

Katastrofen fick den gången sin början genom att den indiska kontinentalplattan kolliderade med den asiatiska. Kollisionen ledde till omfattande jordbävningar på havsbottnen. Stora lager av metanhydrater föll sönder, varvid metanet förgasades och steg upp i atmosfären. Det tog runt 200 000 år för jorden att återhämta sig från den värmekatastrofen.

Arktiska haven reagerar snabbast

Atmosfärens medeltemperatur har stigit under det senaste seklet. Värme från atmosfären tillförs haven, vilket i sin tur kan få till följd att lager med metanhydrater blir instabila och faller sönder. I västa fall kan detta leda till en kedjereaktion som blir svår att stoppa.

I Arktis finns mäktiga lager av metanhydrat i havsbottnen på bara några hundra meters djup. Dessa kan vara de första som reagerar om temperaturen fortsätter att stiga. Redan nu frigörs en hel del metan ur sedimenten i Barents hav. Men enligt Erwin Suess undersökningar är dessa metanhydratfält fortfarande stabila.

Professor Antje Boetius leder forskning vid både Alfred Wegener-institutet i Bremerhaven och Max Planck-institutet i Bremen. Enligt honom är det svårt att bedöma hur stabila metanhydraterna är på olika platser i världshaven. Forskarna vet inte ens med säkerhet hur varmt havsvattnet måste bli innan situationen blir kritisk. Därför är människans eventuella förstärkning av växthuseffekten ett hot även i detta sammanhang. På grund av metanets egenskaper som växthusgas kommer man kanske i framtiden att diskutera metankällor och metanfällor på samma sätt som man i dag talar om koldioxidkällor och koldioxidfällor.

Lokalt kan utsläppen av metan mätas på samma sätt som fiskare hittar fiskstim. Med ekolod kan man identifiera ljudvågor som reflekteras från fiskarnas simblåsor, liksom från bubblor av metangas. Antje Boetius forskargrupp utvecklar nu apparatur för att bättre kunna beräkna även havens storskaliga metanflöden.

Kapplöpningen har börjat

Ända sedan 1930-talet har man känt till metanhydrater. Vid utvinning av olja och gas ur marken hände det att klumpar av metanhydrat täppte till rören. Trettio år senare upptäckte geologerna att det också finns metanhydrater i den frusna marken på tundran. Ytterligare tio år senare hittades metanhydater på havsbottnarna.

Det är ännu inte känt hur stora de sammanlagda globala tillgångarna är. En systematisk kartläggning av förekomsterna har inte mer än påbörjats. Men sannolikt innehåller de mer energi än alla kända tillgångar av stenkol, olja och naturgas tillsammans!

Utanför USA:s sydöstra kust har geologerna hittat ett 26 000 kvadratkilometer stort fält med metanhydrater. Fältet innehåller så mycket metan att det skulle kunna mätta det amerikanska energibehovet i hundra år framåt.

Insikten om metanhydraternas värde som framtida energikällor växer, och därmed har även konkurrensen om tillgångarna satt i gång. Än så länge är det både dyrt och tekniskt svårt att utvinna metanhydrat. I samarbete med indiska och amerikanska forskare håller ingenjörer i Japan på att utveckla teknik för utvinning på stora djup i havet.

I Sibirien och Kanada används metanhydrater redan i mindre skala. Där framställs metangas ur lager som ligger på land långt ner under permafrosten. Här förekommer metanhydraterna oftast i millimeter- eller centimeterstora klumpar som är uppblandade med lera, grus och annat material i marken. Ånga eller varmt vatten förs ner i fyndigheten och frigör gasen. På så sätt stiger den själv upp ur marken, och man slipper att gräva fram fyndigheterna där de ligger på flera hundra meters djup.

Riskerna utreds

Erwin Suess varnar dock för att röra havens metantillgångar. I kontinentalsocklarnas sluttningar ner mot djuphavet fungerar de ansamlade hydraterna som betong och förstärker havsbottnen genom att hålla ihop partiklarna i sedimenten. Om man löser upp hydraterna för att utvinna metan, förändras bottnens fasta struktur. Små jordskred inträffar ständigt i kontinentalsocklarnas sluttningar, men förändras strukturen kan det leda till synnerligen omfattande jordskred.

Det största jordskred som vi känner till inträffade för 7 000 år sedan på Atlantens botten mellan Norge och Island. Orsaken var sannolikt just att metanet hade börjat förgasas. Skredet satte fart på 5 600 kubikkilometer havsbotten och ledde till ett antal jättelika vågor, tsunamis, som svepte över världshaven. Ungefär samtidigt bröts landförbindelsen mellan England och kontinenten, kanske som en följd av denna dramatiska naturkatastrof.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

1

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
11 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Kommentarer

I artikeln "Havens riskfyllda resurs" kan vi på sidan 36 läsa att "molekylerna av metan reagerar med hydroxyljoner, varvid resultatet blir koldioxid och vatten". Här har författaren blandat ihop hydroxylradikalen ("OH prick") med hydroxidjonen ("OH minus"). (Jag avstår från att skriva ut "prick" och "minus" i oformaterad text). Metan i atmosfären bryts ner genom att metan reagerar med de mycket reaktiva hydroxylradikalerna, som finns i spårmängder i atmosfären. Solens ultravioletta strålar ger upphov till hydroxylradikaler, bl a genom att sönderdela vattenmolekyler.Hydroxidjonen finns förvisso i mycket större mängder än hydroxylradikalen, men den är inte tilräckligt reaktiv för att reagera med metan.Radikaler (även kallade fria radikaler) kännetecknas av att de har ett udda antal elektroner. De är mycket reaktiva och därmed kemiskt instabila, och reagerar därför lätt med andra ämnen.En detaljerad beskrivning av hur hydroxylradikaler uppstår och hur de bryter ner metan och andra organiska föreningar i atmosfären finns i Environmental Chemistry av Baird (eller någon annan bok som behandlar atmosfärskemi).Lars-Gunnar Franzén,Mölndal(professor i kemi vid Högskolan i Halmstad)

Lägg till kommentar