Sección 1
Sección 1 Introducción Dentro de los márgenes continentales del mundo y debajo del permafrost polar se encuentra un depósito de carbono masivo y volátil: hidrata el metano. También conocido como clatrates de metano, estos sólidos cristalinos consisten en moléculas de metano atrapadas dentro de jaulas de moléculas de agua congeladas. Formados en condiciones de alta presión y baja temperatura, se calcula que los hidratantes de metano tienen hasta el 15 al 20 por ciento del carbono orgánico total de la Tierra. A medida que aumentan las temperaturas oceánicas debido al cambio climático provocado por el ser humano, existe una creciente preocupación de que estas estructuras estables podrían disociarse, liberando enormes cantidades de metano, un gas de efecto invernadero 28 a 36 veces más potente que el dióxido de carbono durante un siglo, en el océano y la atmósfera. Este artículo analiza la física, los riesgos y las implicaciones de esta potente retroalimentación climática. La química y la termodinámica de los hidratos de metano son compuestos no istoichiométricos donde las moléculas de metano de invitados están físicamente atrapadas dentro de una celosía de moléculas de agua con hidrógeno.
Sección 2
Sección 2 La estabilidad de estas estructuras se define por un sobre de temperatura de presión estrecha conocido como la Zona de Estabilidad de Hidratos de Metano (MHSZ). Bajo condiciones típicas del suelo oceánico, los hidratos son estables en profundidades de agua superiores a 300 a 500 metros, donde las temperaturas frías y la inmensa presión hidrostática impiden que el metano gaseoso escape. Si la temperatura aumenta o disminuye la presión hidrostática, los bonos de hidrógeno del agua se rompen, causando que el hidratante se disocia de nuevo en metano gaseoso y agua líquida. Un solo metro cúbico de hidrato de metano sólido se expande para liberar aproximadamente 160 metros cúbicos de gas de metano, creando cambios de presión extrema en los sedimentos marinos. Disociación y oxidación del metano oceánico Cuando los hidratos se disocian en el suelo del mar, el metano liberado no alcanza automáticamente la atmósfera. A medida que las burbujas de gas se elevan a través de la columna de agua, se somete al procesamiento microbiano.
Sección 3
Sección 3 Arqueas marinas y bacterias en la columna de sedimento y agua consumen el metano a través de un proceso llamado oxidación de metano anaeróbico y aeróbico. Esta oxidación convierte el metano en dióxido de carbono y agua: CH4 + 2O2 – confianza CO2 + 2H2O. Si bien este filtro biológico impide que una gran porción de metano de aguas profundas se escape a la atmósfera, lleva un pesado peaje ambiental. La reacción consume oxígeno disuelto, contribuyendo a la hipoxia marina y libera dióxido de carbono, que acelera directamente la acidificación oceánica en el mar profundo. Shallow Reservoirs and Atmospheric Release Pathways Mientras que los hidratos de aguas profundas son amortiguados por cientos de metros de agua, los hidratos ubicados en aguas poco profundas son altamente vulnerables. El riesgo más crítico está en el Ártico, en particular la plataforma ártica siberiana oriental (ESAS).
Sección 4
Sección 4 Aquí, aguas poco profundas (a menudo menos de 50 metros de profundidad) se están calentando rápidamente debido a la pérdida de hielo marino. En estos sistemas poco profundos, el gas metano disociado tiene una corta distancia de viaje a la superficie, pasando por el filtro de oxidación microbiana y escapando directamente a la atmósfera. Las mediciones sobre el terreno en la ESAS ya han documentado extensas ciruelas de metano saliendo del fondo marino, indicando que algunos depósitos de hidratación poco profundos ya están empezando a desestabilizarse. Geological Hazards: Submarine Landslides La disociación de hidratantes de metano también presenta un peligro geológico importante. Los hidratos sólidos actúan como un cemento estructural que une los sedimentos marinos en las pistas continentales. Cuando los hidratos se disocian, se convierten en una mezcla presurizada de gas y líquido, lo que reduce severamente la resistencia de los sedimentos.
Sección 5
Sección 5 Esta desestabilización puede desencadenar deslizamientos submarinos catastróficos. La histórica diapositiva Storegga frente a la costa de Noruega, que ocurrió hace unos 8.200 años, implicó el colapso de una zona masiva de la plataforma continental, provocando un tsunami devastador en todo el Mar del Norte. Se cree que la disociación de hidratación de metano ha desempeñado un papel clave en la activación de este evento. Conclusión Los hidratos de metano representan uno de los puntos más críticos del sistema climático global. Si bien es probable que la gran mayoría de los hidratos de aguas profundas permanezcan estables durante siglos, los depósitos árticos poco profundos ya están experimentando cambios rápidos. La amenaza de una liberación masiva y súbita del metano —o una fuga lenta y estable que degrada la química oceánica— requiere un seguimiento e investigación internacionales estrechos. Prevenir la desestabilización de estas reservas de carbono marina requiere limitar el calentamiento global, ya que una vez que se rompan los límites de estabilidad termodinámica de los clatratos, el circuito de retroalimentación resultante estará más allá de nuestro poder para detenernos.