Vasilii Petrenko đang tải lõi băng vào buồng tan chảy để tách không khí cổ xưa bị mắc kẹt. (Xavier Fain/U. Rochester)

Con người có lẽ đang đóng góp nhiều khí mê-tan vào khí quyển thông qua việc sử dụng và khai thác nhiên liệu hóa thạch hơn các nhà khoa học tin rằng trước đây, các nhà nghiên cứu báo cáo.

Họ cũng phát hiện ra rằng nguy cơ sự nóng lên sẽ gây ra sự giải phóng khí mê-tan từ các hồ chứa carbon cổ xưa tự nhiên lớn dường như là thấp.

Vào năm 2011, một nhóm các nhà nghiên cứu do Vasilii Petrenko, trợ lý giáo sư về khoa học trái đất và môi trường tại Đại học Rochester, dẫn đầu, đã dành bảy tuần ở Nam Cực để thu thập và nghiên cứu các mẫu lõi băng nặng 2,000 pound có niên đại gần 12,000 năm.

Không khí cổ xưa bị mắc kẹt trong băng tiết lộ dữ liệu mới đáng ngạc nhiên về khí mê-tan có thể giúp cung cấp thông tin cho các nhà hoạch định chính sách khi họ xem xét các cách để giảm sự nóng lên toàn cầu.

“…lượng khí thải mêtan từ nhiên liệu hóa thạch do con người tạo ra thậm chí còn lớn hơn so với suy nghĩ trước đây…”

Các nhà nghiên cứu báo cáo phát hiện của họ trong Thiên nhiên.

Petrenko nói: “Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng lượng khí thải mêtan từ nhiên liệu hóa thạch do con người tạo ra (do con người tạo ra) thậm chí còn lớn hơn so với suy nghĩ trước đây”. “Điều này có nghĩa là chúng ta thậm chí còn có nhiều đòn bẩy hơn để chống lại sự nóng lên toàn cầu bằng cách hạn chế lượng khí thải mêtan từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch.”

Bầu khí quyển ngày nay chứa khí mê-tan được thải ra tự nhiên—từ các vùng đất ngập nước, cháy rừng, hoặc thấm vào đất liền và đại dương—và khí mê-tan thải ra từ các hoạt động của con người như khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch, chăn nuôi gia súc và tạo ra các bãi chôn lấp, trong đó khí mê-tan do con người thải ra chiếm 60% hoặc nhiều hơn trong tổng số.

Các nhà khoa học có thể đo chính xác tổng lượng khí mê-tan trong khí quyển và điều này đã thay đổi như thế nào trong vài thập kỷ qua.

Các thách thức? Chia tổng số này thành các nguồn cụ thể.

Hinrich Schaefer, nhà khoa học khí quyển tại Viện Nước và Khí quyển Quốc gia, cho biết: “Chúng tôi biết khá ít về lượng khí mê-tan đến từ các nguồn khác nhau và lượng khí này đã thay đổi như thế nào trước các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp hoặc do các hiện tượng khí hậu như hạn hán”. Nghiên cứu (NIWA) ở New Zealand, nơi diễn ra một phần quan trọng của quá trình xử lý mẫu.

Schaefer cho biết: “Điều đó khiến chúng ta khó hiểu được nguồn nào chúng ta nên nhắm mục tiêu cụ thể để giảm lượng khí mêtan”.

Các nhà khoa học có thể sử dụng phép đo các đồng vị khác nhau của metan (phân tử metan với các nguyên tử có khối lượng hơi khác nhau) để xác định một số nguồn. Nhưng ngay cả phương pháp này cũng không phải lúc nào cũng hiệu quả vì “dấu hiệu” đồng vị của một số nguồn có thể rất giống nhau.

Ví dụ, khí mê-tan hóa thạch là khí mê-tan thải ra từ các mỏ hydrocarbon cổ xưa, thường được tìm thấy ở những địa điểm giàu nhiên liệu hóa thạch. Khí mêtan hóa thạch rò rỉ tự nhiên từ những địa điểm này—”mêtan địa chất”—có dấu hiệu đồng vị giống hệt với khí mêtan hóa thạch thải ra khi con người khoan giếng khí đốt.

Do đó, việc tách các nguồn tự nhiên và nhân tạo và ước tính lượng con người thải ra đã tỏ ra khó khăn.

Để hiểu rõ hơn về các thành phần tự nhiên và nhân tạo của khí mê-tan hóa thạch, Petrenko và nhóm của ông đã quay về quá khứ.

Phòng thí nghiệm của Petrenko được dành riêng để tìm hiểu cách thức các loại khí nhà kính tự nhiên và do con người tạo ra phản ứng với biến đổi khí hậu. Họ phân tích những biến đổi khí hậu trong quá khứ đã ảnh hưởng như thế nào đến khí nhà kính theo thời gian và cách thức mà những loại khí này có thể phản ứng với nhiệt độ ấm lên trong tương lai.

Trong trường hợp này, Petrenko và các cộng tác viên đã nghiên cứu các hồ sơ khí quyển trong quá khứ bằng cách sử dụng lõi băng lấy từ sông băng Taylor ở Nam Cực. Những lõi này có niên đại gần 12,000 năm.

Mỗi năm khi tuyết rơi ở Nam Cực, lớp tuyết hiện tại đè nặng lên lớp trước đó, nén lại hàng trăm hoặc hàng nghìn năm để cuối cùng tạo thành các lớp băng. Những lớp băng này chứa các bọt khí giống như những viên nang thời gian nhỏ xíu; Bằng cách sử dụng máy bơm chân không và buồng nóng chảy, các nhà nghiên cứu có thể chiết xuất không khí cổ xưa chứa trong những bong bóng này và nghiên cứu thành phần hóa học của bầu khí quyển cổ đại.

“Quay trở lại trước bất kỳ hoạt động nào của con người - trước Cách mạng Công nghiệp - giúp đơn giản hóa bức tranh…”

Con người không bắt đầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch làm nguồn năng lượng chính cho đến cuộc Cách mạng Công nghiệp vào thế kỷ 18. Nhờ đó, lõi băng 12,000 năm tuổi không chứa khí mê-tan hóa thạch có nguồn gốc từ hoạt động của con người; Mức độ mêtan hóa thạch chỉ dựa trên lượng khí mêtan thải ra từ các nguồn tự nhiên.

Lượng khí thải mêtan địa chất tự nhiên trong quá khứ được cho là có thể so sánh với lượng khí thải tự nhiên ngày nay, vì vậy việc nghiên cứu lõi băng cho phép các nhà nghiên cứu đo lường rất chính xác các mức này, tách biệt với các mức phát thải do con người tạo ra.

Petrenko nói: “Quay trở lại trước bất kỳ hoạt động nào của con người - trước Cách mạng Công nghiệp - giúp đơn giản hóa bức tranh và cho phép chúng tôi ước tính rất chính xác các nguồn địa chất tự nhiên”.

Mức mêtan địa chất tự nhiên mà nhóm nghiên cứu đo được thấp hơn ba đến bốn lần so với con số ước tính trước đó. Nếu lượng khí thải mêtan địa chất tự nhiên thấp hơn dự kiến ​​thì lượng khí thải mêtan hóa thạch do con người tạo ra phải cao hơn dự kiến ​​– Petrenko ước tính từ 25% trở lên.

Nghiên cứu cũng cho thấy nguy cơ giải phóng khí mê-tan từ các bể chứa cacbon tự nhiên cổ đại thấp hơn so với suy nghĩ trước đây. Các nhà khoa học đã đưa ra khả năng rằng sự nóng lên toàn cầu có thể giải phóng khí mê-tan từ các hồ chứa cacbon cổ đại rất lớn như lớp băng vĩnh cửu và khí hydrat – các dạng khí mê-tan giống như băng trong trầm tích dưới đáy đại dương. Chúng trở nên kém ổn định hơn khi nhiệt độ tăng.

Nếu biến đổi khí hậu do đốt nhiên liệu hóa thạch gây ra lượng khí thải mêtan lớn vào khí quyển từ các hồ chứa carbon cũ này, thì điều này sẽ dẫn đến tình trạng nóng lên nhiều hơn.

Petrenko nói: “Các mẫu không khí cổ đại tiết lộ rằng các loại kịch bản liên quan đến phát thải khí mê-tan tự nhiên này không quan trọng bằng việc tính đến việc lập kế hoạch trong tương lai”.

Ông nói: “Ngược lại, lượng phát thải nhiên liệu hóa thạch do con người tạo ra dường như còn lớn hơn chúng ta nghĩ trước đây nên việc giảm mức này sẽ có nhiều đòn bẩy hơn để giảm thiểu hiện tượng nóng lên toàn cầu”.

Quỹ khoa học quốc gia đã hỗ trợ nghiên cứu.

nguồn: Đại học Rochester

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon