Quando Hanga Tonga-Hanga Ha’apai entrou em erupção sob o Pacífico Sul em janeiro de 2022, a erupção foi classificada entre os eventos vulcânicos mais poderosos da era moderna. Mas os investigadores revelaram agora uma consequência inesperada dessa erupção: a nuvem vulcânica gigante parece ter ajudado a dissipar parte da poluição de metano produzida pelo vulcão.
O impacto desta descoberta pode ir muito além de uma explosão. Os cientistas estão cada vez mais interessados em formas de reduzir o metano na atmosfera porque o gás é um dos principais contribuintes para o aquecimento global e desaparece muito mais rapidamente do que o dióxido de carbono. Compreender como a natureza pode acelerar esse processo poderia, em última análise, ajudar os investigadores a desenvolver novas estratégias para abrandar o aquecimento no curto prazo.
Um sinal estranho na nuvem vulcânica
Os pesquisadores fizeram a descoberta usando observações de satélite da enorme pluma gerada pela explosão. Eles detectaram níveis excepcionalmente elevados de formaldeído, uma substância química que fornece uma pista importante sobre o que estava acontecendo dentro da nuvem.
O formaldeído é produzido brevemente durante reações químicas que liberam metano na atmosfera. Por ter vida curta, quantidades invulgarmente grandes de formaldeído podem actuar como uma impressão digital química, indicando que a destruição do metano está a ocorrer activamente.
“Quando analisamos as imagens de satélite, ficamos surpresos ao ver uma nuvem contendo uma concentração recorde de formaldeído. Conseguimos rastrear a nuvem por 10 dias completos até a América do Sul. Como o formaldeído está presente apenas por algumas horas, isso mostrou que a nuvem deve ter liberado metano continuamente por mais de uma semana”, explica o Dr. Maarten van Herpen da Acacia Impact Innovation BV, primeiro autor do estudo. Que foi publicado em. comunicação da natureza.
Ele acrescentou: “Sabe-se que os vulcões emitem metano durante as erupções, mas até agora não se sabia que as cinzas vulcânicas também são capazes de limpar parcialmente esta poluição”.
Emissões diárias de 2 milhões de vacas
Segundo cálculos dos pesquisadores, o vulcão liberou cerca de 300 gigagramas (GG) de metano durante a erupção. Isto é aproximadamente equivalente às emissões anuais de metano de mais de dois milhões de vacas.
Ao mesmo tempo, a pluma liberou cerca de 900 megagramas (MG) de metano por dia, o equivalente às emissões diárias de dois milhões de vacas.
Sal, luz solar e química inesperada
Os pesquisadores acreditam que a explicação envolve uma combinação incomum de cinzas vulcânicas, água do mar e luz solar. A química básica foi identificada pela primeira vez pelos cientistas em 2023, embora num ambiente muito diferente.
Nessa pesquisa anterior, os cientistas descobriram que a poeira do Saara transportada através do Oceano Atlântico poderia se misturar com o sal marinho liberado pela rebentação das ondas. Juntos, esses materiais formam minúsculas partículas transportadas pelo ar chamadas aerossóis de sal de ferro. Aerossóis são partículas microscópicas suspensas na atmosfera.
Quando a luz solar atinge essas partículas, as reações químicas podem liberar átomos de cloro. O cloro é altamente reativo, o que ajuda a atacar as moléculas de metano e a separá-las. A descoberta acrescenta um processo anteriormente subestimado à compreensão dos cientistas sobre a química na troposfera, a camada principal mais baixa da atmosfera da Terra, onde ocorre a maior parte do clima.
“O que é novo – e completamente surpreendente – é que o mesmo mecanismo ocorre em aberturas vulcânicas no alto da estratosfera, onde as condições físicas são completamente diferentes”, diz o professor Matthew Johnson, do Departamento de Química da Universidade de Copenhaga, um dos investigadores por detrás de ambas as descobertas.
A erupção do Hanga Tonga criou condições excepcionalmente favoráveis para esta química. Como o vulcão entrou em erupção no fundo do mar, ele expeliu enormes quantidades de água salgada do mar junto com cinzas vulcânicas. Parte desse material atingiu a estratosfera, a camada atmosférica acima da troposfera.
Os pesquisadores propõem que a luz solar que atinge essa mistura produz cloro altamente reativo. Esses átomos de cloro reagiram então com o metano na pluma, ajudando a destruir parte do metano liberado durante a erupção. As quantidades extraordinárias de formaldeído detectadas no espaço forneceram evidências de que este processo estava ocorrendo.
Por que a eliminação do metano é importante?
O metano causa atualmente cerca de um terço do aquecimento global. Embora seja muito menos abundante que o dióxido de carbono, o metano retém o calor de forma extremamente eficiente. Durante um período de 20 anos, o metano é cerca de 80 vezes mais potente que o CO2.
Há também uma diferença importante entre os dois gases de efeito estufa. O metano normalmente permanece na atmosfera por cerca de 10 anos antes do fim das reações químicas, enquanto uma parte do dióxido de carbono pode afetar o clima por um longo período de tempo.
Essa vida atmosférica relativamente curta torna o metano um alvo particularmente atraente para uma ação climática rápida. A redução actual das emissões de metano poderá começar a produzir benefícios climáticos significativos dentro de cerca de uma década.
Por esta razão, os investigadores descrevem por vezes as reduções de metano como um “travão de emergência” nas alterações climáticas, porque a rápida redução dos níveis de metano poderia ajudar a mitigar o aquecimento nas próximas décadas e reduzir o risco de ultrapassar pontos de ruptura climáticos potencialmente perigosos.
No entanto, a redução do metano não substitui a redução do dióxido de carbono. A estabilização da temperatura a longo prazo ainda requer grandes reduções nas emissões de CO2.
Os cientistas podem simular um vulcão?
A descoberta também poderá servir de inspiração para investigadores e empresas que investigam formas de acelerar deliberadamente a destruição do metano.
Uma área emergente de pesquisa climática concentra-se na remoção de metano atmosférico. Em vez de simplesmente prevenir novas emissões de metano, os cientistas estão a explorar se os processos químicos podem aumentar com segurança a taxa a que o metano já é decomposto na atmosfera.
Hanga Tonga pode ter fornecido uma demonstração dramática e natural de um possível mecanismo.
No entanto, um grande desafio é provar que qualquer tecnologia proposta realmente remove o metano. O metano atmosférico está espalhado por vastas áreas, tornando difícil medir mudanças relativamente pequenas com confiança.
“Como provar que o metano foi removido da atmosfera? Como saber se o seu método funciona? Isso é muito difícil. Mas aqui resolvemos o problema, mostrando que a decomposição do metano pode realmente ser observada através de satélites,” afirma o Dr. Jos de Laat, do Instituto Meteorológico Real dos Países Baixos, autor sénior do estudo.
alterando o orçamento de metano
As descobertas também podem forçar os cientistas a reconsiderar os cálculos do orçamento global de metano.
Um orçamento de metano é essencialmente um sistema de contabilidade para o gás. Os cientistas estimam a quantidade de metano que entra na atmosfera a partir de fontes como zonas húmidas, agricultura, combustíveis fósseis e actividade geológica, comparando-a depois com a quantidade removida através da química atmosférica e outros processos.
Segundo os pesquisadores, a poeira atmosférica não havia sido totalmente incluída nesses cálculos antes. Se as cinzas vulcânicas e outras formas de poeira mineral podem acelerar a destruição do metano, as estimativas de como o metano se move através da atmosfera poderão ter de ser ajustadas.
“Sabemos agora que a poeira atmosférica – por exemplo, proveniente de erupções vulcânicas – tem impacto no orçamento de metano, ou seja, quanto metano é adicionado à atmosfera e quanto é removido. Como a poeira não foi tida em conta anteriormente, é importante corrigirmos os dados em que se baseiam estas estimativas”, afirma Matthew Johnson.
Satélites observam o desenrolar da química
Os investigadores usaram medições do Tropomy, um instrumento avançado a bordo do satélite Sentinel-5P da Agência Espacial Europeia. A Tropomy examina a atmosfera da Terra todos os dias, monitorando a poluição do ar e os gases ligados às mudanças climáticas.
No entanto, a detecção de formaldeído no interior de plumas vulcânicas na estratosfera levou o instrumento muito além das condições para as quais as suas medições padrão são normalmente concebidas.
Isabelle de Smedt, do Instituto Real Belga de Aeronomia Espacial, disse: “A obtenção de formaldeído da troposfera em plumas vulcânicas estratosféricas está muito fora das condições operacionais padrão do instrumento – tivemos que corrigir cuidadosamente a sensibilidade do satélite para a altura incomum do sinal e levar em conta a interferência de altas concentrações de dióxido de enxofre. Essas correções foram necessárias para corrigir o que estávamos vendo era real.”
Essas melhorias permitiram aos investigadores concluir que o sinal de formaldeído invulgarmente forte era genuíno e poderia ser usado para rastrear a destruição do metano dentro da nuvem vulcânica.
Um possível projeto da natureza
A equipa acredita que esta descoberta pode encorajar os engenheiros a investigar se a química natural observada após Hanga Tonga pode ser reproduzida de forma segura e eficaz.
Matthew Johnson conclui: “É uma ideia óbvia para a indústria tentar replicar este fenómeno natural – mas apenas se for provado que é seguro e eficaz. O nosso método de satélite pode fornecer uma forma de ajudar a explorar como os humanos podem abrandar o aquecimento global.”
Qualquer tentativa de manipular a química atmosférica exigirá um estudo cuidadoso para compreender potenciais efeitos não intencionais. Mas Hanga Tonga fornece aos investigadores um exemplo invulgar do mundo real de destruição de metano que ocorre em grande escala, bem como uma forma potencial de monitorizar o processo a partir do espaço.
sobre o estudo
artigo científico foi publicado comunicação da natureza.
Os pesquisadores por trás do estudo são Maarten van Herpen (Acacia Impact Innovation BV, Holanda); Isabelle de Smedt (Instituto Real Belga de Aeronomia Espacial, Bélgica); Daphne Meidan e Alfonso Saez-Lopez (CSIC, Espanha); Matthew Johnson (Universidade de Copenhague, Dinamarca); Thomas Rockman (Universidade de Utrecht, Holanda); e Jos de Laat (Instituto Meteorológico Real da Holanda, Holanda).
A pesquisa foi apoiada pela Spark Climate Solutions.
